Abaixo da superfície do minúsculo verme Caenorhabditis elegans, os pesquisadores encontraram novas pistas sobre como certas estruturas semelhantes a cabelos nas células chamadas cílios – pequenas projeções ajudam as células a sentir o que está ao seu redor e a mover objetos. Essas estruturas ajudam o verme a localizar seu ambiente e muitas vezes crescem em torno uns dos outros em pares compatíveis. Até agora, a forma como estes pares estão alinhados durante o desenvolvimento permaneceu um mistério. Os cientistas sabem agora que uma proteína chamada ARL13B, que está envolvida na organização e sinalização destas estruturas, desempenha um papel fundamental na gestão deste crescimento lateral, que descrevem como “alongamento cílios-cílios justapostos” – o que significa que dois cílios vizinhos crescem em sintonia um com o outro.
Baseados na Universidade Abdullah Gul, os pesquisadores Merve Gul Turan, Hanife Kantarci, Dr. Oktay Kaplan investigaram esse fenômeno e como o ARL13B, juntamente com outras moléculas, apoia o desenvolvimento coordenado dos cílios. Seus resultados foram publicados na revista iScience.
Observando sob um microscópio usando marcadores fluorescentes especiais – uma ferramenta que usa luz fluorescente para destacar partes específicas das células – os cientistas rastrearam como algumas das células nervosas sensoriais do verme desenvolvem seus cílios em pares correspondentes. Na cabeça do verme, essas projeções se estendem lado a lado e, na cauda, formam estruturas em forma de Y. Embora o comprimento real de cada cílio variasse, o padrão de crescimento pareado permaneceu o mesmo. No entanto, quando a proteína ARL13B estava ausente, os cílios já não se encontravam correctamente e, em muitos casos, apontavam em direcções diferentes.
Curiosamente, este desalinhamento ocorreu mesmo que os cílios tivessem o mesmo comprimento que nos vermes com ARL13B normal. Esta descoberta sugere que o papel da proteína não está apenas no tempo de crescimento dos cílios, mas também em ajudá-los a permanecer hierárquicos. “Nossas análises genéticas revelam que o ARL-13 afeta o comprimento sincronizado dos cílios, independentemente do comprimento dos cílios”, disse o Dr. Kaplan.
Os cientistas também descobriram que a interrupção de um grupo de proteínas auxiliares chamado complexo proteico da síndrome de Bardet-Biedel – um conjunto de proteínas que ajudam a transportar materiais para os cílios – poderia realmente melhorar o problema de alinhamento em vermes sem ARL13B. Isso aponta para uma possível ligação entre o trabalho do ARL13B e alterações na camada externa dos cílios, chamada membrana ciliar, que atua como uma pele ao redor da estrutura. “Propomos que o ARL-13 contribua para a extensão ciliar-cílio através da modulação das membranas ciliares”, explicou o Dr.
A reintrodução da proteína ARL13B nos vermes restaurou o alinhamento adequado dos pares de cílios. Isto confirmou a importância desta proteína única na manutenção dos cílios juntos. A equipe também testou outros genes que afetam o tempo de crescimento dos cílios, como um gene envolvido na regulação da função de 1 célula semelhante à quinase dependente de ciclina – e a proteína 5 do complemento corante defeituosa, que desempenha um papel na formação dos cílios. No entanto, estes genes não tiveram efeito na complexidade do alinhamento, sugerindo que diferentes vias biológicas controlam o comprimento dos cílios e o crescimento lateral.
Certas combinações de mutações genéticas causaram complicações ainda mais significativas. A deleção do ARL13B e de outro gene, nephronophthisis 2 – um gene associado à doença renal que também afeta os cílios – piorou o alinhamento. Quando um terceiro gene, a histona desacetilase 6, que ajuda a regular as proteínas e a organização celular, foi removido, os cílios alongaram-se, mas ainda assim não conseguiram alinhar-se. Estes resultados sugerem que o ARL13B faz parte de uma rede mais ampla de proteínas que ajudam a manter a organização adequada dos cílios.
Para aprender mais sobre o papel da superfície externa dos cílios, os cientistas analisaram uma substância específica semelhante à gordura chamada marcador lipídico, que normalmente é encontrada fora dos cílios. Na ausência de ARL13B, esta substância aparece dentro dos cílios, indicando uma mudança no comportamento da membrana. Quando o complexo proteico da síndrome de Bardet-Biedl foi removido nesses mutantes, esse lipídio retornou à sua localização normal, apoiando a ideia de que o ARL13B ajuda a regular a membrana ciliar.
As descobertas do Dr. Kaplan e do seu colega fornecem um forte apoio à ideia de que o ARL13B ajuda a organizar os cílios através de mudanças não apenas na sua estrutura interna, mas também na sua superfície. Dr. Kaplan acredita que outras moléculas adesivas chamadas moléculas de adesão que ajudam as células a se ligarem umas às outras podem ajudar a manter a ligação estreita entre esses pares de cílios e devem ser exploradas em estudos futuros.
Nota de diário
Turan MG, Kantarci H., Cevik S., Kaplan OI “ARL13B regula a extensão sincronizada de cílios-cílios em Caenorhabditis elegans de maneira dependente do complexo de proteínas da síndrome do pedal de Bardet.” iScience, 2025. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2025.111791
Sobre os professores
Dra.Sebiha Sevik Ele é biólogo molecular e pesquisador principal da Universidade Abdullah Gul, na Turquia, onde se concentra nos mecanismos celulares por trás de doenças genéticas raras. Seu trabalho examina como as estruturas celulares, como os cílios, contribuem para a saúde e o desenvolvimento humano, com foco particular em seus papéis na função sensorial e nas doenças. Dr. Sevik é autor de vários estudos influentes na área e orienta ativamente jovens cientistas em pesquisa biomédica.
Dr. Okte Kaplan Abdullah Gul é geneticista da Universidade que trabalhou com biologia ciliar e organização celular. Sua pesquisa explora como os sinais moleculares coordenam o desenvolvimento e a estrutura das projeções celulares microscópicas, avançando nossa compreensão das doenças genéticas associadas à disfunção ciliar. Dr. Kaplan também é reconhecido por desenvolver imagens inovadoras e ferramentas genéticas para estudar modelos de organismos vivos. Caenorhabditis elegans.
