Em organismos multicelulares, as células precisam enviar mensagens para outros tipos específicos de células. Para fazer isso, células usam um conjunto de semelhantes, mas não idêntico, proteínas de sinalização, ou ligantes. Cada um desses ligantes interage "promiscuamente" com muitos receptores diferentes, e cada receptor interage com muitos ligantes. Essas interações promíscuas induzem a mesma mudança dentro da célula, mas com intensidades distintas. As células reconhecem combinações complexas de ligantes e, assim, determinam o endereço de uma determinada mensagem. Crédito:Caltech
Uma equipe de cientistas do Caltech descobriu um código molecular que as células usam para se comunicarem entre si. Esta "linguagem" é considerada comum a muitos tipos de comunicação celular e tem implicações para o desenvolvimento de terapias futuras, de acordo com cientistas do laboratório de Michael Elowitz, professor de biologia e bioengenharia da Caltech e investigador do Howard Hughes Medical Institute.
O trabalho é descrito em um artigo na edição de 7 de setembro da Célula .
Assim como os humanos usam letras e palavras para criar mensagens, as células liberam moléculas chamadas ligantes no ambiente para enviar mensagens a seus vizinhos - como uma instrução para diferenciar ou proliferar. Os ligantes se ligam a receptores na superfície de outras células, que interpretam a mensagem e disparam um conjunto de reações químicas para retransmiti-la às moléculas corretas no interior da célula.
Os autores estudaram um importante canal de comunicação, chamada via de proteína morfogenética óssea (BMP), que opera em quase todos os tecidos e é um alvo para terapias contra o câncer. Este sistema usa muitos ligantes e receptores diferentes em várias combinações. Estranhamente, os ligantes e receptores nesta via se misturam e combinam entre si de muitas maneiras diferentes, aparentemente sem motivo.
"Você pode pensar que cada tipo de ligante se parearia com apenas um tipo de receptor, mas este não é o caso, "diz Elowitz." Em vez disso, todos os ligantes interagem promiscuamente com todos os receptores. Parece uma grande bagunça, e bastante diferente da maneira como as pessoas projetam sistemas de comunicação para manter cada canal de comunicação separado. Então, nos perguntamos por que as células se comunicam dessa maneira. "
Para descobrir quais benefícios a promiscuidade molecular oferece, a equipe criou diferentes misturas de ligantes de BMP em laboratório e os adicionou a certas células:células da mama, células-tronco embrionárias, e células do tecido conjuntivo chamadas fibroblastos, tudo de ratos. Eles encontraram, surpreendentemente, que a célula decodifica informações de combinações de ligantes, não os próprios ligantes individuais.
"Um dia, Eu vim para o laboratório e misturei dois ligantes que, cada um por sua conta, ativam as células com muita força, "diz Yaron Antebi, um bolsista de pós-doutorado da Caltech em biologia e engenharia biológica. "Mas quando verifiquei as células no dia seguinte, não houve resposta alguma. Isso nos levou a teorizar que as células não estão ouvindo ligantes individuais, mas sim a combinações de ligantes. São as combinações que são significativas. Diferentes combinações de ligantes codificam diferentes instruções para a célula. "
O grupo também observou que diferentes tipos de células podem extrair informações diferentes das mesmas combinações de ligantes realizando cálculos diferentes - uma célula pode adicionar as concentrações de dois ligantes para receber uma mensagem, enquanto outro pode medir a proporção dos dois ligantes para decodificar outra mensagem. "Ficamos surpresos ao descobrir que não há apenas um tipo de informação codificada nesses ligantes, "diz James Linton, um cientista de pesquisa no laboratório Elowitz. "Células diferentes podem extrair mensagens diferentes, como instruções para proliferar ou diferenciar, das mesmas moléculas. "
O grupo descobriu que essa capacidade de codificar várias mensagens usando as mesmas moléculas surge porque diferentes tipos de células expressam diferentes combinações de receptores em suas superfícies.
Uma característica desse sistema de comunicação é a capacidade das células de endereçar mensagens a tipos específicos de células. "É como estar em uma sala lotada, onde todos estão conversando, e alguém quer chamar sua atenção para gritar seu nome, "diz Elowitz." Todos os outros podem ignorá-lo automaticamente, mas você preste atenção; você é o alvo dessa mensagem. "
"Essa seletividade na comunicação é extremamente útil, "acrescenta Antebi." Você pode imaginar isso, se você tivesse um osso quebrado, você só gostaria que as células ósseas na área danificada se proliferassem e reconstruíssem a área danificada, nem todas as células ao seu redor. "
As descobertas fornecem uma base para a compreensão de como as informações são distribuídas entre as moléculas. Embora a pesquisa esteja em um estágio inicial, uma melhor compreensão da comunicação celular pode levar a projetos de drogas biológicas que podem ter como alvo tumores ou tipos de células específicos sem afetar quaisquer outras células.
O artigo é intitulado "Percepção combinatória do sinal na via BMP".
