p Uma equipe internacional de pesquisadores descobriu um novo tipo de transição no enovelamento de proteínas:cristais amilóides formados a partir de fibrilas amilóides por uma diminuição na energia. Os cristais são ainda mais estáveis ​​do que as fibrilas, que são responsáveis ​​por uma série de doenças neurodegenerativas graves em humanos. p As fibrilas amilóides são famosas pelo papel que desempenham em doenças neurológicas graves em humanos, como Parkinson ou Alzheimer. Um gatilho para a doença de Alzheimer é o dobramento incorreto e a agregação de proteínas como tau e ABeta. Isso causa a formação de pequenas fibrilas que se acumulam no cérebro. Os especialistas referem-se a essas fibras como fibrilas amilóides.

p Raffaele Mezzenga, Professor de Alimentos e Materiais Suaves na ETH Zurique, passou muito tempo estudando fibrilas amilóides, que ele sintetiza no laboratório a partir de precursores não tóxicos e comestíveis, como o componente da proteína do soro de leite beta-lactoglobulina. Ele faz isso aquecendo as proteínas em ácido para degradar a estrutura original; as proteínas são "desnaturadas" e tornam-se fibrosas. Vários fios individuais se reúnem e se torcem em uma hélice para formar as fibrilas amilóides maduras no laboratório.

p Durante o processo, as proteínas do soro não apenas perdem sua estrutura original, mas também sua funcionalidade. No caso de precursores de proteína alimentar não tóxicos, novas funcionalidades são construídas, que estão no centro de um intenso programa de pesquisa no grupo de Mezzenga.

p Transformação de uma fibrila amilóide

p Uma equipe internacional de especialistas em amilóide liderada por Mezzenga fez agora uma descoberta fundamental com fibrilas amilóides geradas por fragmentos de proteínas de animais, humanos e fontes de proteína relacionadas com doenças, feito sinteticamente em laboratório. A descoberta acaba de ser publicada em Nature Communications .

p Sob certas circunstâncias, as fibrilas podem ser transformadas em uma estrutura de proteína que nunca foi observada antes in vivo e raramente observada em estudos in vitro:um cristal amilóide. Os cientistas resolvem pela primeira vez o mecanismo físico pelo qual essa transição ocorre:trata-se de destorcer a fibrila para formar uma forma alongada, cristais amilóides semelhantes a palitos de fósforo sem a necessidade de desdobrar e redobrar a proteína; isso é, simplesmente eliminando a energia de torção associada às fibrilas amilóides torcidas.

p No passado, os pesquisadores só observaram esse fenômeno no tubo de ensaio, mas não conseguiram realmente identificar os mecanismos que conduzem de uma estrutura a outra; os cristais amilóides, Apesar disso, nunca antes foram encontrados em células vivas.

p Para a equipe de pesquisa, portanto, é difícil dizer por enquanto quais implicações a descoberta terá no campo das doenças relacionadas à amilóide. Mezzenga já tem certeza, Contudo, que os resultados são significativos para o dobramento de proteínas e a formação de fibrilas amilóides:"Nossos resultados lançam uma nova luz sobre a auto-organização de proteínas que têm tendência a formar amilóides, e sobre o estado mais estável das proteínas em geral. "

p Nick Reynolds, Cientista pesquisador da Swinburne University of Technology, ainda acredita que este trabalho terá implicações importantes na compreensão dos mecanismos pelos quais as proteínas amiloides mal dobradas e agregadas em doenças neurodegenerativas, eventualmente levando à identificação de novas rotas potenciais para o diagnóstico precoce e tratamento dessas condições socioeconomicamente devastadoras.

p A forma mais estável de proteína

p De fato, uma vez que eles se formaram, os cristais são provavelmente a forma mais estável possível de uma proteína. Isso se deve ao fato de possuírem um nível muito baixo de energia interna. Em termos de cenário de energia, os cristais amilóides ficam no vale mais profundo quando comparados a outras formas de proteínas - ainda mais baixas do que as fibrilas amilóides, que se pensava ser a forma de proteína de menor energia e mais estável.

p Os pesquisadores determinaram estatística e experimentalmente que a energia é liberada quando uma fibrila amilóide se transforma em um cristal amilóide. "Nossa descoberta significa que o panorama energético do enovelamento de proteínas deve agora ser revisitado, "diz Mezzenga.

p Raramente encontrado na natureza

p No entanto, a situação é paradoxal do ponto de vista da física estatística, Mezzenga continua:"Se o cristal amilóide representa o estado de energia mais baixo possível de uma forma de proteína, então, a maioria das proteínas teria que fazer a transição para esta estrutura mais cedo ou mais tarde. "Isso se deve a um princípio bem estabelecido da termodinâmica estatística que afirma que, em um sistema com muitos graus de liberdade, o estado de energia mais baixa é o mais provável e, portanto, mais freqüentemente observado. O mesmo deve ser verdadeiro para as proteínas, É por isso que é surpreendente que os cristais amilóides nunca tenham sido encontrados em sistemas naturais, como células, diz Mezzenga.

p Mezzenga vê a explicação para isso no fato de que as células contêm proteínas especiais (chaperonas) que ajudam as proteínas a se dobrarem corretamente. Este é um processo que consome muita energia. No tubo de ensaio, Contudo, onde os pesquisadores conseguiram produzir cristais amilóides diretamente de precursores de fibrilas amilóides, these enzymes were not present. "Protein-folding in living systems is, Afinal, much more complex than in the test tube, " says Mezzenga.

p The fundamental behaviours of amyloid fibrils are is still not entirely understood and somewhat controversial. Mezzenga hopes that his work will help to improve understanding of how proteins with a tendency to form amyloids behave and what is the natural evolution of folded protein conformations in general.