Os cientistas deram um grande passo em frente na compreensão de como certas proteínas sentem e respondem a forças mecânicas, como a pressão, fornecendo informações críticas sobre como as células percebem o seu ambiente e respondem a estímulos externos. Essas proteínas, chamadas proteínas Piezo, desempenham papéis vitais em vários processos fisiológicos, incluindo sensação de toque, audição e regulação da pressão arterial.

Usando uma combinação de técnicas avançadas, pesquisadores da Universidade da Califórnia, São Francisco (UCSF) e do Howard Hughes Medical Institute (HHMI) identificaram os principais elementos estruturais dentro das proteínas Piezo que permitem a detecção de forças mecânicas. As suas descobertas, publicadas na revista Nature em 8 de fevereiro de 2023, lançam luz sobre os mecanismos fundamentais subjacentes a uma classe crucial de proteínas sensoriais.

As proteínas piezo são canais iônicos embutidos nas membranas das células. Eles funcionam como sensores que convertem estímulos físicos em sinais elétricos. Estudos anteriores sugeriram que as proteínas Piezo funcionam através do alongamento de domínios específicos em resposta a forças mecânicas, semelhante ao alongamento de uma mola. No entanto, as características estruturais precisas responsáveis ​​por este alongamento permaneceram obscuras.

Para resolver esta lacuna de conhecimento, a equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Ardem Patapoutian, um renomado especialista na área de sensação de toque e proteínas Piezo, conduziu uma série de experimentos. Eles usaram microscopia crioeletrônica para capturar imagens de alta resolução de proteínas Piezo em seu estado natural. Isto permitiu-lhes visualizar a estrutura tridimensional destas proteínas com detalhes sem precedentes.

A análise revelou que as proteínas Piezo consistem em múltiplas regiões conhecidas como “lâminas” e “pás”. Essas estruturas atuam como alavancas e portões, respectivamente. Quando forças mecânicas são aplicadas às pás, elas se movem, provocando uma mudança na conformação das pás. Essas mudanças conformacionais controlam então a abertura e o fechamento do canal iônico, convertendo em última análise o sinal mecânico em elétrico.

As descobertas da equipe fornecem um avanço na compreensão dos mecanismos moleculares das proteínas Piezo e seu papel na detecção de forças mecânicas. Este conhecimento não só aprofundará a nossa compreensão dos processos celulares fundamentais, mas também poderá abrir novos caminhos para intervenções terapêuticas direcionadas às proteínas Piezo e condições relacionadas, por exemplo, no tratamento da dor ou da hipertensão.

A pesquisa futura se concentrará em refinar ainda mais nossa compreensão das proteínas Piezo e suas interações com outros componentes celulares para desvendar completamente as complexidades da detecção mecânica em células e tecidos.