Dentro dos neurônios, as proteínas motoras transportam cargas preciosas, movendo bens essenciais ao longo de estradas semelhantes a fios chamadas trilhas de microtúbulos.
Esse sistema de rodovias em miniatura é vital para manter os neurônios saudáveis:quando o tráfego está fluindo bem, os materiais críticos são capazes de alcançar áreas distantes das células onde são necessários. Quando o sistema quebra, pode impedir a função celular e levar à morte celular.

Agora, os cientistas identificaram uma nova ferramenta para controle de tráfego. Em um estudo publicado em dezembro de 2021 na revista Desenvolvimento , os pesquisadores descrevem como uma enzima chamada GSK3β pode atuar como um interruptor de parada para um tipo de proteína motora chamada cinesina 1.

"Nossa publicação detalha como o GSK3β atribui uma etiqueta molecular aos motores kinesin 1, o que faz com que os motores parem sem se desprender das trilhas de microtúbulos. ", diz o autor sênior Shermali Gunawardena, Ph.D., professor associado de ciências biológicas da Universidade de Buffalo (UB) Faculdade de Artes e Ciências.

"O transporte de cargas por motores é um processo fortemente coordenado, e ainda assim os mecanismos moleculares que controlam esses 'motores' ao longo das trilhas de microtúbulos permanecem amplamente desconhecidos", diz o primeiro autor do estudo, Rupkatha Banerjee, Ph.D., pesquisador associado de pós-doutorado. na Scripps Research na Flórida, que completou seu doutorado em ciências biológicas na UB.

"Nosso trabalho fornece uma compreensão aprofundada de como a enzima GSK3β atua como um regulador chave do motor cinesina 1", acrescenta Banerjee. "Especificamente, identificamos um local preciso na cinesina 1 que é modificado por GSK3β. Usando biologia molecular, análise in vitro e genética de moscas, juntamente com técnicas de imagem in vivo, fomos capazes de desvendar os detalhes mecanísticos pelos quais a ruptura desse determinado local afeta o movimento motor e a fixação do motor a cargas ou trilhas de microtúbulos em um organismo inteiro."

As descobertas – baseadas em experimentos de laboratório, incluindo alguns em neurônios de larvas de moscas-das-frutas – podem abrir as portas para futuras pesquisas sobre a pausa de motores como mecanismo de tratamento de doenças.

Gunawardena destaca o câncer como um exemplo potencial. "No câncer, as células estão se dividindo rapidamente e os motores estão envolvidos nisso. Então, se você pode parar os motores, pode impactar essa divisão contínua de células", diz ela.

De um ângulo diferente, ela observa que "em algumas doenças neurodegenerativas, você vê bloqueios de carga dentro dos neurônios porque as coisas estão ficando presas na estrada. Se pudermos controlar os motores e pará-los, talvez possamos ajudar a limpar a pista e livrar desses bloqueios. Em algumas partes da Califórnia, na hora do rush, você tem semáforos que permitem a passagem de um número limitado de carros em um determinado horário para evitar que a rodovia fique muito cheia, o que diminuiria o tráfego e causaria bloqueios. Talvez nós também podemos aplicar esse conceito em neurônios, se pudermos controlar motores ligando-os ou desligando-os."

Os co-autores do estudo também incluem Piyali Chakraborty, graduado em MS do programa de neurociência da UB, e Michael C. Yu, Ph.D., professor associado de ciências biológicas da UB.

Além de detalhar como a GSK3β pode parar os motores da cinesina 1, a pesquisa explorou outros aspectos da interação da enzima com os motores, com resultados que reforçam a ideia de que a GSK3β desempenha um papel importante no ajuste fino do movimento motor da cinesina 1 dentro dos neurônios dentro de um organismo vivo .

"Esta publicação enfatiza o ajuste fino da função motora como uma abordagem potencial para restaurar defeitos de transporte que contribuem para a neurodegeneração e o câncer", diz Banerjee.