Um novo estudo publicado na revista Nature revela como as alterações no enovelamento das proteínas, particularmente aquelas que envolvem a formação de ligações dissulfureto, desempenharam um papel crucial na evolução da multicelularidade. A pesquisa, conduzida por uma equipe de cientistas da Universidade da Califórnia, Berkeley, lança luz sobre os mecanismos moleculares subjacentes à transição de organismos simples e unicelulares para organismos multicelulares complexos.

A multicelularidade, a capacidade dos organismos de formar estruturas complexas compostas por muitas células especializadas, é um marco evolutivo importante que permitiu o desenvolvimento de diversas formas de vida. No entanto, os mecanismos moleculares que impulsionaram a evolução da multicelularidade permaneceram pouco compreendidos. As ligações dissulfeto, ligações químicas covalentes que se formam entre dois resíduos de aminoácidos de cisteína, desempenham papéis críticos na estrutura e estabilidade da proteína. Descobriu-se que eles são significativamente enriquecidos em proteínas de adesão célula-célula e outras proteínas envolvidas nas interações célula a célula em organismos multicelulares.

Para investigar melhor o papel do dobramento de proteínas e das ligações dissulfeto na multicelularidade, a equipe de pesquisa conduziu experimentos na levedura Saccharomyces cerevisiae, um fungo unicelular que não tem a capacidade de formar ligações dissulfeto no retículo endoplasmático (ER), o compartimento celular onde a maioria das proteínas é dobrada e modificada.

Usando técnicas de engenharia genética, os pesquisadores introduziram máquinas de formação de ligações dissulfeto no RE das células de levedura. Isso permitiu que as células formassem ligações dissulfeto, o que desencadeou uma mudança nos padrões de dobramento das proteínas comparável ao observado em organismos multicelulares. É importante ressaltar que essas células de levedura modificadas ganharam a capacidade de formar agregados célula-célula que se assemelhavam a estruturas multicelulares rudimentares.

Estas descobertas fornecem fortes evidências de um papel causal das alterações no enovelamento de proteínas, especificamente a incorporação de ligações dissulfeto, na evolução da multicelularidade. Ao alterar o cenário de dobramento de proteínas, a incorporação de ligações dissulfeto facilitou o surgimento de proteínas com maior complexidade, estabilidade e propriedades de adesão. Estas mudanças, por sua vez, permitiram o desenvolvimento de interações célula-célula e a formação de estruturas multicelulares, abrindo novas possibilidades de especialização celular e de evolução de organismos complexos.

O significado do estudo vai além do domínio da biologia evolutiva. Oferece uma compreensão mais profunda dos fundamentos moleculares da multicelularidade, o que poderá informar futuras pesquisas em engenharia de tecidos, medicina regenerativa e projeto de sistemas multicelulares sintéticos.