Um novo estudo da Northwestern Medicine oferece a primeira explicação de como as células reparam e mantêm rapidamente a sua estrutura, uma descoberta com implicações no tratamento de doenças como o cancro.

Usando técnicas de imagem de super-resolução, os pesquisadores observaram como as equipes de reparo molecular das células – conhecidas como complexos de poros nucleares – se reorganizam rapidamente quando parte da membrana celular se rompe. Os complexos de poros nucleares controlam o que entra e sai do núcleo de uma célula, o centro de controle da célula.

“Os cientistas sabem há muito tempo que as células têm uma maneira de reparar danos muito rapidamente, mas ninguém sabia como”, disse a autora sênior Erin Trantham-Davidson, PhD, professora assistente de biociências moleculares no Weinberg College of Arts and Sciences. "Acontece que as células têm uma forma notável e inesperada de reparar e manter a sua estrutura básica muito rapidamente."

O estudo foi publicado na revista Current Biology.

Em experimentos utilizando células humanas em laboratório, os pesquisadores fizeram rupturas direcionadas na membrana nuclear e depois observaram como as células responderam. Normalmente, o interior de uma célula está repleto de moléculas flutuando, mas depois que um rasgo é feito na membrana da célula, os complexos de poros nucleares formam uma vedação hermética ao redor das bordas do rasgo para impedir qualquer vazamento molecular.

“Se isso não acontecesse rapidamente, seria catastrófico para a célula, podendo levar à morte”, disse Trantham-Davidson.

Dentro de 30 segundos após a ruptura, complexos de poros nucleares revestiram completamente a borda da ruptura. Em dois minutos, os poros estavam organizados e capazes de controlar o que entrava e saía do núcleo, permitindo que a célula voltasse ao funcionamento normal.

Usando imagens de células vivas e simulações de computador, os pesquisadores também determinaram o mecanismo físico por trás do reparo rápido. Eles observaram que, após danos na membrana, as membranas nucleares interna e externa se fundem, criando uma estrutura sobre a qual os complexos de poros nucleares podem se montar rapidamente. Este processo envolve a remodelação de complexos de poros nucleares, nos quais os complexos se desmontam, translocam-se ao longo da membrana e remontam-se no local do dano. Este mecanismo oferece insights significativos sobre o comportamento dinâmico e a adaptabilidade dos complexos de poros nucleares.

“Os complexos de poros nucleares são incrivelmente grandes, por isso os cientistas tradicionalmente presumiam que eram lentos e imóveis”, disse Trantham-Davidson. “Nosso estudo mostra que eles são notavelmente dinâmicos, e isso provavelmente é verdade para outros grandes complexos biológicos”.

As descobertas podem ter implicações para o tratamento do câncer. As células cancerígenas perdem frequentemente a capacidade de reparar danos na sua membrana nuclear, o que poderia torná-las mais sensíveis às terapias que visam este mecanismo de reparação.

"Ao compreender mais sobre como as células reparam estruturas básicas quando são danificadas, poderemos ser capazes de conceber novas terapias para ajudar o sistema imunitário a reconhecer e matar melhor as células cancerígenas", disse Trantham-Davidson.