Estrutura 3-D do transportador de iodeto sintético PB-1A desenvolvido por pesquisadores do IBS. O projeto PB-1A segue a forma de um poliedro de 26 faces feito de triângulos e quadrados (cinza escuro) com 12 faces vazias como janelas (cinza claro) para a passagem dos íons. Tem um diâmetro de 3,64 nm e as características químicas certas para se ajustar à membrana celular. Crédito:Institute for Basic Science
A troca de iodeto (íons de iodo) entre a corrente sanguínea e as células é crucial para a saúde de vários órgãos e seu mau funcionamento está relacionado ao bócio, hipo e hipertireoidismo, câncer de mama, e câncer gástrico. Pesquisadores do Center for Self-Assembly and Complexity, dentro do Institute for Basic Science (IBS) desenvolveram nanoestruturas que funcionam como canais para o transporte de iodeto nas membranas celulares. Este estudo, publicado no Jornal da American Chemical Society ( JACS ), pode levar ao diagnóstico e tratamento de distúrbios do transporte de iodeto.
Uma proteína conhecida como simportadora de sódio / iodeto (NIS) medeia o transporte de iodeto da corrente sanguínea para as células da tireoide, bem como para outros tecidos, incluindo glândulas mamárias durante a lactação, tecidos cancerosos da mama, e glândulas lacrimais. NIS é uma estrutura oca que mede a altura da membrana celular através da qual o iodeto pode se mover para dentro das células.
Os cientistas do IBS desenvolveram canais de íons sintéticos que permitem seletivamente a passagem de íons carregados negativamente, especialmente iodetos. Com um diâmetro de 3,64 nm e as características químicas certas, esses canais são chamados de caixas de porfirina 1A (PB-1A), se encaixam na membrana celular.
PB-1A tem a forma de um poliedro de 26 faces feito de triângulos e quadrados, nomeado rombicuboctaedro por Arquimedes. Dois tipos de moléculas formam 14 faces do sólido, enquanto as outras faces são deixadas vazias para os íons passarem.
PB-1A tem a vantagem de ser quimicamente estável em solução aquosa e na membrana celular. Os cientistas do IBS descobriram que o PB-1A se insere naturalmente na membrana celular, é funcional como um canal iônico, e não tóxico para as células.
O iodeto (I-) entra e sai através dos canais de PB-1A sintéticos na membrana celular. As células são tratadas com proteínas fluorescentes amarelas sensíveis a iodeto (células YFP-HEK-293T), que são fluorescentes apenas na ausência de I- (A). Os cientistas do IBS observaram que a adição de canais PB-1A não interferiu na fluorescência (B), mas uma hora depois, quando eles adicionaram I- (como iodeto de sódio, NaI), a fluorescência foi extinta (C). A solução NaI foi então removida, e a fluorescência reapareceu após 30 minutos, indicando que I- difundido para fora da célula através dos canais PB-1A (D). Crédito:Institute for Basic Science
A equipe observou que diferentes tipos de íons carregados negativamente podem passar por PB-1A, mas alguns podem fazer isso melhor do que outros. Por exemplo:transferência de iodeto cerca de 60 vezes mais eficiente do que cloreto, o íon biológico carregado negativamente mais abundante, isto é duas vezes mais seletivo do que os canais relatados anteriormente. A equipe observou que diferentes tipos de íons carregados negativamente podem passar por PB-1A, mas alguns podem fazer isso melhor do que outros. Por exemplo:o iodeto se transfere cerca de 60 vezes mais eficientemente do que o cloreto, o íon biológico carregado negativamente mais abundante, que é duas vezes mais seletivo do que os canais relatados anteriormente. Essa diferença de eficiência está relacionada às moléculas de água que cercam os íons e à energia necessária para retirá-los, ou seja, é mais fácil para o iodeto remover essas moléculas de água à medida que atravessa o canal, o que facilita sua passagem.
Projetar canais com alta seletividade para íons específicos não é uma tarefa trivial. "Estamos entusiasmados com essas descobertas, porque em comparação com estudos sobre canais de cloreto e canais que transportam íons carregados positivamente, Canais artificiais seletivos de iodeto foram raramente relatados na última década. Além disso, canais que imitam as funções do NIS são muito interessantes, visto que têm potencial para tratar doenças malignas da tireoide e não tireoidianas, "aponta o Dr. ROH Joon Ho, um dos autores correspondentes deste estudo.
