O zinco é um micronutriente vital envolvido em muitos processos celulares:por exemplo, nos processos de aprendizagem e memória, ele desempenha um papel que ainda não foi compreendido. Usando medições nanoeletroquímicas, Pesquisadores suecos fizeram progressos na compreensão, demonstrando que o zinco influencia a liberação de moléculas mensageiras. Conforme relatado no jornal Angewandte Chemie , o zinco altera o número de moléculas mensageiras armazenadas nas vesículas e a dinâmica de sua liberação na célula.
Quando os sinais são transmitidos por sinapses, moléculas mensageiras (neurotransmissores) são liberadas das câmaras de armazenamento (vesículas sinápticas) na fenda sináptica, onde são "reconhecidos" pelas células nervosas vizinhas. Esta liberação é baseada na exocitose:a vesícula acopla na membrana celular, abre no ponto de contato, libera parte de seu conteúdo para o exterior, fecha, e se separa da membrana plasmática para que possa ser recarregado.
Uma equipe liderada por Andrew G. Ewing na Universidade de Gotemburgo, Suécia, usou eletrodos de fibra de carbono com nanopontas para estudar a influência do zinco nesses processos. Eles realizaram medições em células PC12 que liberam o neurotransmissor dopamina quando estimuladas por uma alta concentração de potássio, análogo às células nervosas. "Ao aplicar uma ponta de eletrodo na superfície da célula, podemos acompanhar a abertura de uma vesícula individual e calcular o número de moléculas liberadas, "diz Ewing. Em contraste, se a ponta do eletrodo for inserida na célula, as vesículas no citoplasma aderem ao eletrodo e liberam todo o seu conteúdo. Diz Ewing:"Os transientes atuais nos permitem determinar quantas moléculas transmissoras estão contidas em vesículas individuais diretamente no citoplasma das células vivas."
Após o tratamento com zinco, o número total de neurotransmissores contidos nas vesículas foi reduzido, em média, 27%. Contudo, a quantidade de transmissor liberada após a estimulação permaneceu constante. A análise dos transientes atuais forneceu uma explicação para essa aparente contradição. De acordo com Ewing, "O zinco altera a dinâmica da liberação. Antes e depois da abertura da vesícula, um poro se forma no ponto de contato com a membrana plasmática. Após o tratamento com zinco, o poro fecha mais lentamente do que o normal. A vesícula, portanto, permanece aberta por mais tempo e libera 92% de suas moléculas transmissoras para o exterior - em vez de apenas 66% sem o zinco. "
Para investigar esse fenômeno mais de perto, as células foram separadas camada por camada de fora para dentro e foram analisadas por espectrometria de massa. Os pesquisadores encontraram uma espécie de zinco perto da membrana celular e uma segunda no interior da célula. "O primeiro é capaz de se ligar à proteína quinase C, uma enzima que se liga à membrana para regular a velocidade da exocitose. As espécies de zinco dentro da célula podem retardar a proteína de transporte que carrega a dopamina nas vesículas, "sugere Ewing." Nossos resultados finalmente fornecem uma conexão entre o zinco e a regulação da liberação de neurotransmissores. Isso pode ser importante para a formação e armazenamento de memórias. "
