Pesquisadores do Francis Crick Institute e do King's College London descobriram que o quão macias ou rígidas as proteínas são em certas regiões pode determinar a rapidez ou lentidão com que elas entram no núcleo.



As proteínas precisam entrar e sair do núcleo, o centro de controle da célula, para desempenhar diferentes funções, como dizer ao núcleo para ligar ou desligar certos genes. Essas proteínas se cruzam usando um canal na borda do núcleo denominado “complexo de poro nuclear”.

Pesquisas anteriores mostraram que o tamanho e a composição dessas proteínas mudam a facilidade com que elas podem se cruzar, mas agora esta pesquisa, publicada na Nature Physics , mostrou que as propriedades mecânicas também podem influenciar a entrada de proteínas através do poro. O artigo é intitulado "A anisotropia estrutural resulta no transporte mecanodirecional de proteínas através dos poros nucleares".

Ao rastrear o movimento de proteínas em células individuais, a equipe mostrou que, em proteínas do mesmo tamanho e composição de aminoácidos (seus blocos de construção), a estabilidade mecânica próxima à 'sequência de localização nuclear' da proteína (uma sequência especial para permitir o proteína para entrar no núcleo) influenciou o quão rápido ou lento eles poderiam cruzar.

Eles identificaram que proteínas com uma região mole ou flexível próxima a essa sequência eram capazes de cruzar para o núcleo mais rapidamente.

Os pesquisadores então projetaram uma marca suave que poderia ser adicionada perto da sequência em proteínas mais rígidas, para ajudá-las a entrar no núcleo com mais facilidade.

Isso foi testado marcando um fator de transcrição – uma proteína que ativa certos genes – chamado MRTF, que ajuda as células a se movimentarem pelo corpo. Quando uma etiqueta macia foi anexada ao MRTF, ela conseguiu entrar no núcleo muito mais rapidamente, aumentando o movimento celular.

Os pesquisadores acreditam que esta poderia ser uma ferramenta potencialmente útil para entregar drogas ao núcleo mais rapidamente, ou marcar fatores de transcrição para aumentar a atividade de certos genes.

Sergi Garcia-Manyes, líder do grupo do Laboratório de Mecanobiologia de Molécula Única do Instituto Francis Crick e professor de Biofísica no King's College London, disse:"Fizemos uma descoberta fundamental de que a mecânica de uma proteína - quão macia ou rígida ela é. está na região que conduz a translocação – controla sua entrada no núcleo da célula. Embora tenhamos olhado apenas para o poro nuclear, esse mecanismo poderia regular a entrada em outras partes da célula, como as mitocôndrias ou os proteassomas. pode entrar no núcleo mais rapidamente poderia nos ajudar a projetar medicamentos mais direcionados."

Rafael Tapia-Rojo, co-autor, ex-pós-doutorado no Crick e agora professor de Física Biológica no King's College London, disse:"Nossas descobertas foram bastante imprevistas, e foi impressionante ver como as medições no nível de uma única molécula podem estar tão diretamente ligado ao que acontece no nível celular, usando uma abordagem optomecânica recém-projetada."

Os investigadores estão agora a investigar como os factores de transcrição evoluíram para conter regiões flexíveis que lhes permitem entrar no núcleo mais facilmente.

Mais informações: Panagaki, F. et al. A anisotropia estrutural resulta no transporte mecanodirecional de proteínas através dos poros nucleares, Nature Physics (2024). DOI:10.1038/s41567-024-02438-8.
Informações do diário: Física da Natureza

Fornecido pelo Instituto Francis Crick