As células organizam muitas de suas atividades mais importantes usando estruturas conhecidas como condensados biomoleculares. Ao contrário dos compartimentos tradicionais de uma célula, estes aglomerados semelhantes a gotículas não são rodeados por membranas. Eles ajudam a controlar como as instruções genéticas do DNA são traduzidas em proteínas, ajudam a eliminar resíduos celulares que de outra forma poderiam se tornar tóxicos e podem até desempenhar um papel na supressão do crescimento tumoral. Como os condensados se comportam como líquidos que podem coalescer, fluir e trocar componentes rapidamente, os cientistas há muito acreditam que são gotículas simples e não estruturadas.
Pesquisa publicada em Natureza Biologia estrutural e molecular O dia 2 de fevereiro de 2026 desafia essa crença de longa data. A equipe da Scripps Research descobriu que alguns condensados não são gotas aleatórias. Em vez disso, eles são construídos a partir de redes complexas de finos filamentos de proteínas filamentosas. Estas estruturas internas conferem às gotículas uma certa arquitetura que é crítica para o seu funcionamento. A descoberta aponta para novas estratégias para o tratamento de doenças como câncer e doenças neurodegenerativas.
“Desde que percebemos que os defeitos na formação de condensado estão subjacentes a muitas doenças, tem sido difícil abordá-los terapeuticamente porque pareciam não ter estrutura – não havia especificações sobre como ancorar os medicamentos”, diz Keren Lasker, professor associado da Scripps Research e autor sénior do estudo. “Este trabalho muda isso. Agora podemos ver que alguns condensados têm uma arquitetura interna e que, o que é mais importante, essa estrutura é necessária para funcionar, abrindo a porta para atingir esses conjuntos sem membrana, semelhante à forma como direcionamos proteínas individuais.”
Aumento na proteína PopZ
Para saber como os condensados podem atuar como compartimentos sem membrana, o laboratório de Lasker estudou uma proteína bacteriana chamada PopZ. Em algumas bactérias em forma de bastonete, o PopZ se reúne nos pólos celulares (as extremidades arredondadas da célula), formando condensados que organizam outras proteínas necessárias para a divisão celular.
Trabalhando em estreita colaboração com o professor Ashok Denis da Scripps Research e o professor associado Raphael Park, que liderou o estudo, a equipe usou tomografia crioeletrônica (crio-ET). Esta técnica de imagem funciona como a tomografia computadorizada em escala molecular, permitindo aos pesquisadores ver estruturas celulares com detalhes requintados. As imagens mostraram que as proteínas PopZ se agrupam em filamentos através de um processo passo a passo cuidadosamente ordenado. Esses filamentos formam então uma estrutura que determina as características físicas do condensado.
Mudanças na forma da proteína dentro dos condensados
Os pesquisadores foram além para examinar como as moléculas PopZ individuais se comportam. Usando a transferência de energia de ressonância de Förster (FRET) de molécula única, uma técnica que detecta pequenas mudanças na distância dentro das proteínas medindo a transferência de energia entre rótulos fluorescentes, eles descobriram que o PopZ muda de forma dependendo de sua localização. A proteína adota uma conformação fora do condensado e outra dentro dele.
“Saber que a conformação da proteína depende da localização nos dá várias maneiras de projetar a função celular”, diz Daniel Scholl, primeiro autor e ex-bolsista de pós-doutorado nos laboratórios Lasker e Denis.
Por que a estrutura do thread é importante
Para testar se os filamentos são apenas detalhes estruturais ou verdadeiramente essenciais para a vida, a equipe projetou uma versão mutante do PopZ que não consegue mais formar filamentos. Os condensados modificados tornaram-se muito mais fluidos e tiveram menor tensão superficial. Quando essas alterações foram introduzidas nas bactérias vivas, as células pararam de crescer e não conseguiram separar seu DNA adequadamente. Isto mostrou que as propriedades físicas do condensado, e não apenas os seus ingredientes químicos, são vitais para o funcionamento normal das células.
Implicações para o câncer e doenças neurodegenerativas
Embora os experimentos tenham se concentrado em bactérias, os resultados têm implicações mais amplas. Nas células humanas, os condensados baseados em filamentos realizam duas tarefas principais: remover proteínas danificadas ou tóxicas e controlar o crescimento celular. Quando os condensados de limpeza se decompõem, podem acumular-se proteínas prejudiciais, o que é uma característica definidora de doenças neurodegenerativas como a ELA. Quando os condensados que regulam o crescimento não funcionam, os mecanismos de proteção que previnem os tumores podem falhar, contribuindo para o aparecimento de cancros, incluindo o da próstata, da mama e do endométrio.
“Ao demonstrar que a arquitetura do condensado é determinística e funcionalmente importante, o trabalho abre a porta para o desenvolvimento de terapias que atuam diretamente na estrutura do condensado e corrigem a desorganização subjacente que permite que a doença se instale”, diz Lasker.
Além de Lasker, Scholl, Denis e Park, os autores do estudo, “A ultraestrutura filamentosa do condensado PopZ é essencial para sua função celular”, incluem Tumara Boyd, Andrew P. Latham, Alexandra Salazar, Asma Khan, Stephen Boinhams, Alex S. Holhouse, Gabriel S. Lander e Andrew Sali.
A pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde (NINDS DP2 NS142714, NIGMS F32 GM150243, NIGMS R01 GM083960, NINDS R01 NS095892, NIGMS RO1 GM14305, NIGMS R35 GM130375 e ORIPS10 OD032467), a National Science Foundation (2235200 e DBI 2213983), o Instituto para a Interação da Água e da Vida, a Fundação Gordon e Betty Moore (Moore Inventor Grant 579361) e o Instituto de Pesquisa e Prevenção do Câncer do Texas (RR220094).
