As células podem evitar "violações de dados" ao permitirem que proteínas sinalizadoras entrem em seus núcleos, graças a um mecanismo biofísico peculiar que envolve um borrão de proteínas semelhantes a espaguete, pesquisadores da Rockefeller University e do Albert Einstein College of Medicine demonstraram. Seu estudo aparece na edição de 23 de março da Journal of Biological Chemistry .

Em cada célula humana, todos os projetos e instruções do corpo são armazenados na forma de DNA dentro do núcleo. Moléculas que precisam viajar para dentro e para fora do núcleo - para ligar ou desligar genes ou recuperar informações - fazem isso por meio de passagens chamadas de complexos de poros nucleares (NPCs). O tráfego através desses NPCs deve ser rigidamente controlado para evitar sequestro de DNA por vírus ou funcionamento defeituoso como no câncer.

Para viajar através de NPCs, muitas moléculas devem ser ligadas a proteínas chamadas fatores de transporte (TFs), que atuam como ônibus que o NPC reconhece. Mas o NPC enfrenta um desafio:ele deve reconhecer com precisão e vincular-se aos TFs para deixá-los passar sem admitir tráfego indesejado, mas deve deixá-los passar rapidamente - em questão de milissegundos - para que a célula seja capaz de cumprir suas funções. Proteínas conhecidas por se ligarem com precisão a moléculas específicas, como anticorpos, normalmente permanecem presos às suas metas por períodos de até meses.

"Como diabos você tem o tipo de especificidade que vemos nas interações proteína-proteína como anticorpos, e ainda tem o tipo de velocidade que vemos com a água de uma panela de Teflon? "perguntou Michael Rout, professor da Rockefeller University, um dos co-autores principais do trabalho.

Para investigar este paradoxo, A equipe de Rout - em colaboração com uma equipe liderada por David Cowburn na Albert Einstein College of Medicine - examinou o material dentro do poro nuclear. A abertura é revestida com um tipo de proteínas conhecidas como polipeptídeos intrinsecamente desordenados - trechos de aminoácidos sem um forma definida.

"O que preenche o NPC é ... como espaguete, fios muito longos feitos de um tipo de material ondulado, "disse Ryo Hayama, o pós-doutorado que foi um dos co-autores do estudo.

Os polipeptídeos intrinsecamente desordenados do NPC são chamados de nucleoporinas fenilalanina-glicina, ou FG Nups. As interações entre FG Nups e TFs são fundamentais para a função de gatekeeping do poro nuclear. Mas como essa interação funciona, em células saudáveis ​​ou doentes, não é bem compreendido, principalmente por causa dos desafios de estudar proteínas com transtorno intrínseco.

"Os métodos convencionais, como microscopia eletrônica ou cristalografia, só podem fornecer uma visão literalmente borrada, porque as próprias proteínas estão borradas, "Rout disse." Eles estão desordenados e se movendo. "

Hayama e o co-primeiro autor Samuel Sparks realizaram experimentos termodinâmicos nos quais construíram Nups FG de diferentes números de repetições FG e mediram quanto calor eles liberaram quando misturados com proteínas do fator de transporte. Esses dados podem ser usados ​​para calcular como o número de pontos de contato entre o fator de transporte e o NPC afetou o quão forte e rapidamente eles se ligam.

Eles descobriram que a chave para essa interação ser tão específica, ainda fugaz, estava em muitos rápido, contatos transitórios entre fatores de transporte e FG Nups. Da mesma forma que os fios e ganchos de velcro, cada par de aminoácidos da região FG Nup apenas se anexou ao fator de transporte muito fracamente, com um resultado geral de afinidade entre os dois parceiros; mas ao contrário do velcro, os parceiros não ficaram presos juntos por mais tempo do que o necessário para que o fator de transporte viajasse através do poro nuclear.

"Não consigo pensar em nenhuma analogia na vida normal que faça o que isso faz, "Rout disse." Você tem esse borrão de (aminoácidos) entrando e saindo (o fator de transporte) com uma velocidade extraordinária. "

Essa interação "difusa" é incomum, e possivelmente um caso extremo entre as interações proteína-proteína nas células, Cowburn disse. Mas entendê-lo é importante para controlar o acesso ao núcleo, uma vulnerabilidade fundamental na função celular. "Em cânceres, pode haver mutações no complexo de poros nucleares e em fatores de transporte celular, "Cowburn disse." E, Da mesma forma, inúmeros vírus são conhecidos por alvejar deliberadamente o complexo de poros nucleares e fatores de transporte e alterá-los a fim de usurpar a (célula) para seus próprios fins. Precisamente o que estão fazendo e como estão fazendo ainda não se sabe, porque ainda estamos tentando desembaraçar o mecanismo normal. "