Uma equipe de cientistas do laboratório VIB de Han Remaut (VIB-VUB) e do laboratório de Yves Dufrêne na UCL Louvain-La-Neuve colaborou em um estudo de amilóides funcionais - agregados de proteínas com a estrutura amilóide típica que não levam à doença mas sim servir a uma função biológica dedicada. Liderado por Mike Sleutel (VIB-VUB), a equipe usou um novo método de microscopia para examinar a formação de amiloides funcionais por bactérias em tempo real, observando o crescimento chave e as características regulatórias que podem levar a novos biomateriais, bem como a percepções sobre o desenvolvimento e progressão de doenças humanas causadas por placas amilóides patológicas. Sua pesquisa é publicada na renomada revista científica Nature Chemical Biology .
Em humanos, amilóides estão associados a doenças neurodegenerativas, como Alzheimer, Doença de Parkinson e doença de Huntington, e doenças por príons como encefalopatia espongiforme bovina (BSE) e doença de Creutzfeldt-Jakob. Nestes amilóides patológicos, proteínas são aprisionadas em uma forma tóxica que causa a morte celular, e levando a danos cerebrais e de órgãos e, eventualmente, à morte.
Proteínas com propósito
As placas amilóides são compostas de proteínas ou fragmentos de proteínas que se organizam em fibras em espiral que crescem continuamente atraindo novas moléculas. Pesquisas anteriores indicaram que o dano ao tecido resultante em doenças humanas é causado principalmente por pequenos agregados de proteínas gerados durante os estágios iniciais da formação de amilóide. Esses predecessores moleculares dos amilóides são compostos das mesmas subunidades, mas diferem na estrutura. Bactérias, Contudo, têm a notável capacidade de fazer 'amiloides funcionais' por meio de uma via deliberada que não envolve a formação de intermediários tóxicos.
Dr. Han Remaut (VIB-VUB):"O objetivo desta pesquisa era aprender mais sobre o processo pelo qual as bactérias são capazes de contornar o desenvolvimento desses intermediários tóxicos prejudiciais. Para fazer isso, nós confiamos na microscopia de força atômica de alta velocidade, o que nos permitiu observar o crescimento de fibras amilóides individuais 100 vezes mais rápido do que os microscópios de força atômica convencionais podem. "
Novos caminhos criam amilóides não tóxicos
Os cientistas descobriram que curli, um tipo de amiloide funcional criado por E. coli para formar biofilmes, seguem um processo de desenvolvimento diferente dos amiloides patológicos. Eles assistiram as fibras curli desovar e crescer sob o microscópio de força atômica. Durante o processo de formação do núcleo do desenvolvimento da amiloide, As subunidades do curli se agrupam em fibras de tamanho mínimo que imediatamente têm as mesmas propriedades do curli maduro.
Dr. Mike Sleutel (VIB-VUB):"As fibras Curli são formadas de tal forma que as subunidades se organizam prontamente em um fragmento amilóide mínimo, sem formar nenhum dos estados intermediários tóxicos que estão envolvidos nas doenças amilóides. descobrimos que as bactérias têm a capacidade de regular o crescimento dessas fibras curli, produzindo proteínas que podem bloquear os locais onde as subunidades de entrada se ligariam. "
Fascinantes avenidas futuras
Curli são um sistema modelo ideal para usar na descoberta das diferenças entre amiloides funcionais e patológicos, e entender como as bactérias são capazes de lidar com tipos de amilóides potencialmente tóxicos sem serem danificadas. Ainda mais, amilóides funcionais podem servir como blocos de construção futuros de novos biomateriais.
Aluno de doutorado e co-autor Imke Van Den Broeck (VIB-VUB):"Um caminho de pesquisa interessante que estamos buscando é a produção de fibras amiloides geneticamente modificadas para exibir grupos funcionais de interesse, como anticorpos, enzimas, etc. Usando esta abordagem, prevemos a formação de nanofios de automontagem com funções programáveis para criar uma nova classe de biomateriais. "
