p Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech) e da Universidade de Tóquio, Japão, tenho, pela primeira vez, sintetizou um novo canal de íons transmembrana artificial modelado em um canal transmembrana encontrado naturalmente envolvido na sinalização de neurônios - que responde a estímulos químicos e elétricos. Dadas suas propriedades gerais, este canal artificial abre portas para novas pesquisas fundamentais em transporte celular e sinalização, novas possibilidades no desenvolvimento de medicamentos, e o potencial para novos tipos de biossensores. p Um fio-chave que mantém o equilíbrio delicado de um sistema biológico complexo é o canal iônico transmembrana. Estes são supramoleculares, ou multi-molécula, Rotas de troca de íons e moléculas embutidas nas membranas celulares para garantir o transporte de substâncias químicas essenciais de e para a célula e facilitar a sinalização celular.

p Nos últimos anos, biomoléculas sintéticas que imitam as estruturas e funções dos canais iônicos naturais têm atraído muito interesse entre os pesquisadores de biologia molecular como modelos para estudar os fundamentos desses canais e, talvez, até mesmo criando alternativas de drogas ou desenvolvendo biossensores avançados.

p Contudo, embora vários bons canais de íons sintéticos tenham sido desenvolvidos, a maioria deles é ativada por meio de apenas um único estímulo e nenhum é o que os cientistas chamam de "anisotrópico dual-estímulo-responsivo, "ou aqueles que podem ser ativados e controlados por dois tipos específicos de estímulos, dependendo da orientação tendenciosa da estrutura dentro da membrana. Isso tem escopo limitado de pesquisa na área.

p Agora, finalmente, um grupo de cientistas da Tokyo Tech e da University of Tokyo, Japão, sintetizaram com sucesso uma biomolécula que se assemelha a um canal responsivo a estímulos duais anisotrópico natural:potencial receptor transiente melastatina 8 (TRPM8), que é a base das transmissões de sinal nos neurônios. Seu canal é chamado de VF e seu avanço é publicado em Jornal da American Chemical Society .

p A VF é uma molécula anfifílica multibloco (possui propriedades que amam a água (hidrofílica) e a gordura (lipofílica) que pode se reunir para formar canais supramoleculares. Cada unidade em um bloco compreende uma porção orgânica lipofílica / hidrofóbica com seis átomos de flúor que a posiciona dentro da bicamada lipídica da membrana celular e lhe confere uma polaridade elétrica; um grupo éster de fosfato que garante que a estrutura seja enviesada em sua orientação (com o lado do fosfato em direção ao espaço extracelular); e cadeias hidrofílicas de etilenoglicol flexíveis entre unidades hidrofóbicas e nas extremidades que contribuem para a resposta ao estímulo.

p Os estudos dos cientistas desta estrutura mostraram que, ao manipular as polaridades e amplitudes das tensões aplicadas, o canal pode ser ativado. Prof. Kazushi Kinbara, cientista líder da equipe, explica:"Sem a aplicação de uma tensão, as unidades hidrofóbicas de VF se repelem de modo que ficariam espacialmente separadas umas das outras e não formariam canais iônicos transmembranares claros e funcionais. Quando uma tensão com o vetor de campo elétrico antiparalelo à polaridade elétrica da VF é aplicada, ocorre um deslocamento da distribuição de elétrons dentro de VF, enfraquecendo a repulsão entre unidades hidrofóbicas e aumentando seu empilhamento face a face. Isso causa mudanças conformacionais em toda a molécula, o que leva à formação de canais supramoleculares que podem transportar íons de forma eficiente através da membrana. "

p Os cientistas descobriram que o segundo estímulo tinha a ver com a ligação do ligante (R) -propranolol na conexão entre os ésteres de fosfato e as unidades hidrofóbicas. Como o Prof. Kinbara explica, "O (R) -propranolol é um agente antiarrítmico conhecido por bloquear os canais de sódio dependentes de voltagem. Além disso, nossos estudos anteriores indicaram que ele interage com grupos de éster de fosfato e unidades aromáticas para se localizar dentro do poro do canal e bloquear o transporte de íons. É por isso que o escolhemos para nosso estudo. "Sua espectroscopia de ressonância magnética nuclear revelou sua ligação nos sítios de fosfato, e que inibe completamente o fluxo de corrente e, portanto, a atividade do canal iônico de VF. Sua remoção por meio da adição de β-ciclodextrina reativa o canal. "A ligação reversível do ligante como esta é a chave para manter a homeostase dentro do corpo através da regulação dos canais de íons transmembrana. A orientação altamente regulada de VF permitiu esta resposta anisotrópica a esta molécula de ligante, "O Prof. Kinbara diz." Com nosso sucesso neste estudo, agora existe um grande potencial para detectar e manipular vários eventos biologicamente importantes. "

p De fato, com a síntese de VF, adequado para os ambientes celulares variáveis ​​onipresentes em sistemas biológicos, possivelmente, novas possibilidades de pesquisa surgem no campo da biologia molecular.