Cerca de dois anos atrás, cientistas da Universidade de Würzburg descobriram que certa classe de receptores é capaz de perceber estímulos mecânicos. Agora eles começaram a desvendar os mecanismos moleculares por trás da descoberta.

O receptor estudado por cientistas das universidades de Würzburg e Leipzig nos últimos anos funciona de maneira semelhante ao controle de volume de um aparelho de som, que aumenta ou atenua o sinal de entrada. O receptor em questão é denominado latrofilina / CIRL.

Um pouco mais de dois anos atrás, os pesquisadores surpreenderam a comunidade científica ao provar que certos receptores, incluindo latrofilina, responder a estímulos mecânicos do ambiente, por exemplo, vibração, ondas sonoras ou expansão. Ao fazê-lo, os receptores ajudam os organismos a ouvir, perceber movimentos e controlar seus próprios movimentos.

Como a informação entra na célula

No momento, Contudo, os detalhes da contribuição dos receptores ainda não eram claros, ou seja, como o processo funciona a nível molecular. Enquanto isso, os pesquisadores foram capazes de lançar luz sobre alguns detalhes cruciais. Eles apresentam seus resultados na edição atual da revista científica eLife. Os principais autores do estudo são o Dr. Robert Kittel, que dirige um grupo de trabalho no Instituto de Fisiologia / Departamento de Neurofisiologia da Universidade de Würzburg, e o professor Tobias Langenhan, que recentemente se mudou de Würzburg para a Universidade de Leipzig.

"Para que as células percebam e respondam a estímulos externos, a informação deve de alguma forma entrar na célula, "Robert Kittel explica o aspecto central do estudo. Isso pode ser realizado por meio de canais iônicos, onde um estímulo mecânico é convertido em uma resposta elétrica em um processo muito simples e rápido.

Com o receptor de latrofilina as coisas são diferentes:"Ele não forma um canal e não encaminha o estímulo eletricamente, "Kittel diz. Em vez disso, ele ativa mensageiros intracelulares que disparam cascatas de sinais especiais dentro da célula que, em última análise, também afetam os canais iônicos. De acordo com Kittel, o receptor, portanto, tem um efeito modulador na percepção do estímulo, como algum tipo de controlador de volume.

Colaboração com vários especialistas

O estudo que acaba de ser publicado é o resultado da colaboração com especialistas de vários domínios da Universidade de Würzburg - um aspecto que Robert Kittel aprecia particularmente.

Um dos especialistas contribuintes é o fisiologista vegetal Professor Georg Nagel, um dos cientistas que descobriu uma técnica célebre que ficou conhecida como "optogenética". O princípio subjacente:Nagel caracteriza canais iônicos e enzimas que podem ser controlados com luz. Robert Kittel e Tobias Langenhan usaram as larvas de Drosophila, a mosca da fruta, para seus experimentos que são quase transparentes para que os pesquisadores pudessem estudar o funcionamento dos receptores com simples flashes de luz.

O segundo especialista envolvido foi o professor Markus Sauer, chefe do Departamento de Biotecnologia e Biofísica do Biocentro da Universidade de Würzburg. Com sua equipe, A Sauer desenvolveu formas especiais de microscopia de fluorescência de alta resolução. Esta microscopia de "super-resolução" permite imagens de estruturas celulares e moléculas com resolução até dez vezes maior em comparação com microscópios ópticos convencionais. "Usando microscopia de super-resolução, fomos capazes de identificar a posição da membrana celular onde o receptor está localizado, "Robert Kittel diz.

A Dra. Isabella Maiellaro e a Professora Esther Asan também são especialistas na área de procedimentos de imagem. Em parceria com Isabella Maiellaro do Departamento de Farmacologia, os pesquisadores foram capazes de visualizar diretamente o sinal do receptor intracelular. Esther Asan, Professor do Instituto de Anatomia e Biologia Celular II da Universidade de Würzburg, também contribuiu para o sucesso do estudo com sua experiência em microscopia eletrônica.

Além disso, o projeto foi apoiado pela vasta experiência do Professor Matthias Pawlak no Instituto de Fisiologia da Universidade de Würzburg no campo da fisiologia sensorial e da Dra. Simone Prömel, farmacologista da Universidade de Leipzig. Robert Kittel vê essas colaborações como um bom exemplo de como os métodos biotecnológicos modernos podem ajudar a responder a questões fisiológicas.

Uma família molecular muito importante

Latrofilina / CIRL é um membro de uma família de moléculas que possui mais de 30 membros em humanos:os chamados GPCRs de adesão, um subgrupo de receptores acoplados à proteína G (GPCRs). Centenas deles estão codificados no genoma humano; sua importância é sustentada, entre outros, pelo fato de que cerca de metade de todos os medicamentos controlados têm como alvo esses receptores e ajudam a tratar doenças comuns, como hipertensão, asma ou Parkinson.

Isso mostra a importância dos resultados das pesquisas dos cientistas de Würzburg e Leipzig. Afinal, saber o que está acontecendo dentro das células é um pré-requisito para desenvolver uma melhor compreensão dos processos patológicos e projetar novas terapias. “Os processos de biologia celular estão bem conservados em termos de evolução, "Robert Kittel diz. Mecanismos semelhantes também estão em funcionamento nas células humanas.

Robert Kittel e Tobias Langenhan também são membros de uma unidade de pesquisa financiada pela Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG FOR 2149) que estuda o comportamento de sinalização de GPCRs de adesão. O presente estudo aproveita a boa acessibilidade experimental de Drosophila para trazer novas tecnologias em um contexto biomédico mais rapidamente. Isso permite que os mecanismos moleculares básicos sejam descritos pela primeira vez. Esses mecanismos devem agora ser estudados em outros organismos e contextos fisiológicos em colaboração com outros cientistas.