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) descobriram os mecanismos fundamentais pelos quais as proteínas Piezo convertem sinais mecânicos em sinais elétricos. Suas descobertas, publicadas na revista Nature, lançam luz sobre a base molecular da sensação de pressão e abrem caminho para potenciais intervenções terapêuticas direcionadas às proteínas Piezo em diversas doenças.

As proteínas piezo são canais iônicos que permitem que os íons fluam através da membrana celular, alterando o potencial elétrico da célula. Estudos anteriores identificaram as proteínas Piezo como componentes essenciais dos neurônios mecanossensoriais, que detectam e respondem a estímulos mecânicos. No entanto, o mecanismo exato de como essas proteínas convertem a força mecânica em sinais elétricos permaneceu indefinido.

No presente estudo, os pesquisadores se concentraram no Piezo1, uma das duas proteínas Piezo conhecidas em mamíferos. Usando microscopia crioeletrônica (cryo-EM), uma técnica de ponta para visualizar proteínas em nível atômico, os pesquisadores capturaram imagens detalhadas de Piezo1 em diferentes conformações. Isso lhes permitiu identificar as principais mudanças estruturais que ocorrem em resposta à força mecânica.

Os pesquisadores descobriram que o Piezo1 é composto por três pás que formam uma estrutura semelhante a uma hélice. Quando a força mecânica é aplicada, essas lâminas giram uma em relação à outra, fazendo com que o canal se abra e permita o fluxo de íons. Essa mudança conformacional é desencadeada por uma região específica da proteína chamada “mola de disparo”, que atua como um interruptor molecular.

"Descobrimos que a mola de disparo é um linker flexível que conecta duas das lâminas", explica o autor sênior, Dr. Yifan Cheng, professor de farmacologia celular e molecular na UCSF. “Quando a força é aplicada, esse linker é esticado, provocando a rotação das pás e a abertura do canal”.

Este estudo fornece uma base estrutural para a compreensão de como as proteínas Piezo funcionam como sensores mecânicos. Isso poderia ter implicações para o desenvolvimento de medicamentos direcionados às proteínas Piezo para modular a mecanossensibilização, levando potencialmente a novos tratamentos para condições como dor crônica, perda auditiva e doenças cardiovasculares.

“Nossas descobertas avançam nossa compreensão de como as proteínas Piezo funcionam e abrem novos caminhos para explorar o papel dessas proteínas na saúde e nas doenças humanas”, diz o Dr.