Trabalhando com um biofísico ganhador do Prêmio Nobel, uma equipe de pesquisadores da Virginia Commonwealth University obteve a visão mais clara de um pedaço de membrana celular e seus componentes, revelando estruturas inesperadas e abrindo novas possibilidades para a pesquisa farmacêutica.

As membranas celulares são formadas principalmente por uma folha bimolecular, uma fração da espessura de uma bolha de sabão, em que duas camadas de moléculas de lipídios são embaladas com suas caudas hidrofóbicas apontando para dentro e suas cabeças hidrofílicas para fora, exposto à água.

A forma interna e a estrutura dessa bicamada lipídica permaneceram bastante misteriosas após quase um século de pesquisa. Isso ocorre em grande parte porque a maioria dos métodos para examinar membranas usam detergentes, que retiram os lipídios que constituem grande parte das estruturas das membranas.

Em um artigo recém-publicado em Proceedings of the National Academy of Sciences , a equipe, liderada por Youzhong Guo, Ph.D., da Escola de Farmácia da VCU - usou um novo método sem detergente que lhes permitiu examinar a membrana de uma célula de E. coli, com lipídios ainda no local.

Onde os modelos anteriores mostraram um fluido, camada lipídica quase sem estrutura - um artigo de pesquisa frequentemente citado comparou-a a diferentes pesos de azeite de oliva derramados juntos - a equipe liderada pela VCU ficou surpresa ao encontrar uma estrutura hexagonal distinta dentro da membrana. Isso levou os pesquisadores a propor que a camada lipídica pode atuar como sensor e transdutor de energia dentro de um transportador de proteína de membrana.

"O resultado mais surpreendente é a alta ordem com a qual as moléculas de lipídios são organizadas, e a ideia de que podem até cooperar no ciclo funcional do canal de exportação, "disse Joachim Frank, Ph.D., da Columbia University, Prêmio Nobel de Química em 2017 e co-autor do artigo. "É contra-intuitivo, já que aprendemos que os lipídios são fluidos e desordenados na membrana."

Os pesquisadores conseguiram ter uma visão clara porque usaram um método inovador para isolar e estabilizar as membranas. Empregando ácido poliestireno-maleico para quebrar as membranas celulares em nanopartículas que foram então isoladas e capturadas em uma camada de polímero sofisticado, os pesquisadores usaram o microscópio crioeletrônico no Centro de Biologia Estrutural de Nova York para obter uma visão clara da bicamada lipídica.

"Ser capaz de extrair proteínas das membranas celulares sem usar detergentes para quebrar as bicamadas lipídicas é realmente um avanço fantástico, "disse Wayne Hendrickson, Ph.D., professor universitário em Columbia, diretor científico do New York Structural Biology Center e co-autor do artigo.

A técnica e suas revelações podem ter valor farmacêutico significativo, Guo disse. Ele disse que cerca de metade dos medicamentos têm como alvo as membranas celulares, e propôs que uma melhor compreensão de suas camadas de lipídios e proteínas poderia levar a terapias novas ou mais eficazes.