Engenheiros do MIT mostram como pequenas proteínas celulares geram força para andar

Um novo estudo realizado por engenheiros do MIT revela como um minúsculo motor proteico caminha ao longo de uma rodovia celular, transportando carga e gerando força. O estudo, publicado na revista Nature Communications, pode levar a novas formas de tratar doenças que envolvem o mau funcionamento das proteínas motoras.

A proteína motora, chamada cinesina-1, é responsável pelo transporte de cargas importantes por toda a célula. Ele se move ao longo dos microtúbulos, que são filamentos longos e finos que formam o citoesqueleto da célula. A cinesina-1 utiliza a energia do ATP, a moeda energética da célula, para percorrer os microtúbulos, transportando consigo a sua carga.

A equipe do MIT usou uma combinação de pinças ópticas e imagens de molécula única para estudar como a cinesina-1 se move. Eles descobriram que a proteína faz um movimento de “mão sobre mão”, usando uma cabeça para se ligar ao microtúbulo enquanto a outra cabeça balança para frente para dar o próximo passo.

“Conseguimos ver a proteína motora dar passos individuais, algo nunca visto antes”, diz o principal autor do estudo, James Lockhart, pós-doutorado no Departamento de Engenharia Biológica. “Isso nos permitiu obter uma compreensão detalhada de como a cinesina-1 gera força”.

Os pesquisadores descobriram que a cinesina-1 gera força ao dobrar o pescoço. Quando o pescoço está dobrado, ele puxa a carga para frente. A equipe também identificou um resíduo específico no pescoço da cinesina-1 que é essencial para a geração de força.

“Este resíduo é como uma catraca”, diz a autora sênior do estudo, Catherine D. Fuh, professora associada de engenharia biológica. “Ele permite que a cinesina-1 avance ao longo do microtúbulo, mas impede que ela se mova para trás. Isso é importante porque garante que a carga seja transportada na direção correta”.

As descobertas do estudo podem levar a novas formas de tratar doenças que envolvem o mau funcionamento das proteínas motoras. Por exemplo, defeitos na cinesina-1 têm sido associados a doenças neurodegenerativas, como Alzheimer e Parkinson. Ao compreender como funciona a cinesina-1, os pesquisadores poderão desenvolver medicamentos que possam corrigir esses defeitos e melhorar os resultados dos pacientes.

“Nosso estudo fornece uma nova compreensão de como as proteínas motoras geram força”, diz Fuh. “Esse conhecimento poderia ser usado para desenvolver novos tratamentos para uma variedade de doenças”.

Informações adicionais

O artigo, "Visualização de molécula única de cinesina-1 pisando em microtúbulos", foi publicado na revista Nature Communications em 11 de julho de 2019. A equipe de pesquisa incluiu James Lockhart, Catherine D. Fuh e Michelle A. Kinney do MIT; e John M. Scholey, da Universidade da Califórnia, Davis.

A pesquisa foi financiada pelos Institutos Nacionais de Saúde e pela Associação de Distrofia Muscular.