Os pesquisadores descobriram como um misterioso canal iônico ajuda as células a quebrar os resíduos, abrindo novos caminhos para o tratamento da doença de Parkinson.
Assim como as pias e as banheiras têm ralos para evitar derramamentos, as células humanas parecem ter uma proteção embutida semelhante. Nova pesquisa realizada por cientistas da Universidade de Ciências Aplicadas de Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS), LMU Munique, TU Darmstadt e Nanion Technologies é publicada em PNAS (Anais da Academia Nacional de Ciências), mostra esse sistema de proteção. Uma equipe liderada pelo Prof. Christian Grimm (LMU Munique) e Dr. Oliver Rauch (H-BRS) decifrou a função há muito debatida do canal iônico TMEM175. Suas descobertas mostram que dentro dos lisossomos esse canal atua como uma válvula de alívio, evitando que o ambiente se torne muito ácido.
Lisossomos e o controle da acidez celular
Os lisossomos são pequenos compartimentos fechados por membrana que servem como centros de processamento celular. Eles quebram moléculas grandes em blocos de construção mais simples que a célula pode reutilizar. Para que este processo funcione corretamente, os lisossomos devem manter um ambiente ácido.
O pH mede a concentração de prótons (H+) em uma solução, e valores mais baixos de pH indicam níveis mais elevados de prótons. Uma proteína especializada bombeia prótons para os lisossomos para criar essa acidez. No entanto, são necessárias proteínas adicionais incorporadas na membrana lisossomal para manter o equilíbrio desejado. O estudo destaca o TMEM175 como um ator-chave no ajuste fino desse equilíbrio.
Os pesquisadores acreditam que em células saudáveis, o TMEM175 ajuda a manter os níveis ideais de acidez, permitindo a decomposição eficiente dos resíduos. Quando as mutações perturbam este canal, a regulação do pH é perturbada. Como resultado, as proteínas não são decompostas adequadamente, o que pode levar à morte das células nervosas. Estudos anteriores relacionaram problemas na função lisossômica ao envelhecimento e doenças neurodegenerativas, como a doença de Parkinson. “Nosso estudo mostra que o canal iônico TMEM175 desempenha um papel crucial aqui”, diz o Dr. Oliver Rauch.
O canal iônico TMEM175 transporta potássio e prótons
Durante anos, os cientistas não tinham certeza de onde o TMEM175 estava nas células ou o que fazia. Seu nome simples, que significa proteína transmembrana 175, mostra quão pouco se sabia originalmente. Com o tempo, o interesse no TMEM175 cresceu à medida que as evidências o ligavam a doenças neurodegenerativas, particularmente a doença de Parkinson.
Os pesquisadores finalmente confirmaram que o TMEM175 é um canal iônico que move partículas carregadas através da membrana lisossomal. No entanto, continua a ser debatido se transporta principalmente iões de potássio ou protões e como estes movimentos afectam a função celular tanto em estados saudáveis como doentes.
Um sensor de pH que regula o fluxo de prótons
“Trabalhei em muitos canais iônicos e o TMEM175 é de longe o mais surpreendente de todos”, diz o Dr. Oliver Rauch, que se mudou da TU Darmstadt para o H-BRS para trabalhar na colaboração de pesquisa CytoTransport. “Quando iniciamos o projeto, há cerca de seis anos, presumia-se que o TMEM175 era um canal de potássio. Sua função era completamente desconhecida. Conseguimos agora demonstrar que o TMEM175 não apenas conduz íons de potássio, mas também prótons, e está, portanto, diretamente envolvido na regulação do pH – isto é, a concentração de prótons – dentro dos lisossomos.”
“A maioria dos experimentos foi realizada pelo método patch-clamp”, explica Christian Grimm, especialista em métodos de medição da atividade elétrica em membranas lisossômicas. Este método permitiu à equipe analisar como o canal se comporta sob diferentes condições. Seus resultados mostram que o TMEM175 pode detectar quando a acidez atinge um nível crítico e ajustar o fluxo de prótons de acordo.
“Nossas descobertas fornecem uma base importante para uma melhor compreensão dos processos funcionais nos lisossomos e da função anteriormente contestada do canal TMEM175”, afirmam os autores. “Ao mesmo tempo, a nossa compreensão da proteína TMEM175 oferece uma estrutura-alvo promissora para o desenvolvimento de medicamentos para tratar ou prevenir doenças neurodegenerativas, como a doença de Parkinson”.
