Os príons são agregados de proteínas que se autopropagam e podem ser transmitidos entre as células. Os agregados estão associados a doenças humanas. De fato, Os príons patológicos causam a doença da vaca louca e, em humanos, a doença de Creutzfeldt-Jakob. A agregação de proteínas semelhantes a príons também está associada à neurodegeneração, como na ELA. As regiões dentro de proteínas semelhantes a príons que são responsáveis ​​por sua agregação foram denominadas domínios semelhantes a príons. Apesar do importante papel dos domínios semelhantes ao prião em doenças humanas, uma função fisiológica permaneceu enigmática. Pesquisadores do Instituto Max Planck de Biologia Celular e Molecular e Genética (MPI-CBG), o Centro de Biotecnologia da TU Dresden (BIOTEC), e a Washington University em St. Louis, Os EUA identificaram agora pela primeira vez um benigno, embora seja biologicamente relevante função dos domínios príon como sensores de estresse específicos de proteínas que permitem que as células se adaptem e sobrevivam a estresses ambientais. Descobrir a função fisiológica é um primeiro passo essencial para preencher uma lacuna na compreensão do papel biológico dos domínios príon e sua transformação em um estado patológico causador de doenças.

As descobertas foram publicadas em Ciência .

A agregação de proteínas semelhantes a príons está associada a doenças humanas. Seu comportamento infeccioso é comparável à disseminação de uma infecção viral. Isso levanta a questão de por que a evolução manteve essas proteínas por aí:essas sequências são boas para alguma coisa? Em seu estudo, a equipe em torno do líder do grupo de pesquisa Prof. Simon Alberti do MPI-CBG focou na proteína príon de levedura Sup35, que tem uma longa história como modelo para a pesquisa de príons. Eles descobriram que o domínio príon de Sup35 atua como um sensor de estresse que desencadeia a formação de gotas e géis de proteína protetora quando as células são expostas a condições adversas.

Quando as células estão estressadas, por exemplo, porque eles estão carentes de nutrientes, seu nível de energia cai. Isso leva a uma diminuição do valor do pH citosólico - as células se acidificam. Em resposta, a divisão celular pára, o metabolismo é interrompido e as células entram em modo de espera. Quando o estresse acabar, as células devem reprogramar rapidamente seu metabolismo e reiniciar o crescimento e a divisão. O professor Simon Alberti e seus colegas descobriram que o domínio do príon Sup35 é importante para a sobrevivência ao estresse. "Descobrimos que as células sem o domínio príon apresentam um defeito de crescimento quando se recuperam do estresse", resume Titus Franzmann, o primeiro autor do estudo. Os cientistas descobriram que o domínio príon do Sup35 detecta o pH ácido do citosol e, em seguida, conduz a formação de gotículas de proteína que protegem o Sup35 de danos. "Para armazenar a proteína, as gotículas podem até avançar para uma estrutura semelhante a um gel", diz o co-autor Marcus Jahnel do grupo de biofísica do Prof. Stephan Grill no BIOTEC. Essas gotículas de proteína - que se formam no citoplasma semelhantes a gotículas de água em condensação - podem se dissolver novamente, permitindo que a célula reutilize a proteína Sup35 quando ela reiniciar o crescimento. Adicionalmente, colegas da Washington University em St. Louis previram as sequências dos aminoácidos responsáveis ​​pelas mudanças de detecção do Sup35 no valor do pH citoplasmático. Nesse contexto, Rohit Pappu, Edwin H. Murty Professor de Engenharia Biomédica na Washington University, observou que:"Descobrir os componentes moleculares que conferem essas habilidades adaptativas de Sup35 também tem implicações importantes para a compreensão das células em um nível molecular e a adoção desses princípios para a construção de sistemas sintéticos".

Do ponto de vista evolutivo, os condensados ​​Sup35 são realmente interessantes, uma vez que são conservados entre leveduras aparentadas de distância que divergiram há quase 400 milhões de anos. Isso sugere que a formação de gotículas e gel pode ser uma função ancestral do domínio do prião Sup35. Titus Franzmann conclui:"O estudo sugere que os domínios do príon são sensores de estresse específicos de proteínas que permitem que as células respondam a condições ambientais específicas. Dessa forma, poderíamos mostrar, pela primeira vez, uma função positiva de um domínio príon que freqüentemente só foi associado a agregados causadores de doenças. Então, talvez seja essa a razão pela qual a evolução os manteve por tanto tempo. "