Uma célula feliz é uma célula equilibrada, mas para cada proteína estupendamente distorcida que cria, deve despedaçar os antigos. Isso significa desembaraçar uma massa complicada parecida com um pretzel para reciclagem. Cdc48 desempenha um papel crítico em desvendar as proteínas gastas.

"Cdc48 é o canivete suíço da célula e pode interagir com tantos substratos diferentes, "disse Peter Shen, Ph.D., professor assistente de bioquímica na University of Utah Health e autor sênior do artigo. "Até agora não tínhamos uma compreensão exata de como funciona."

Shen liderou uma equipe multiinstitucional de pesquisadores para identificar as principais estruturas do Cdc48 para visualizar suas ondulações à medida que ele desdobra as proteínas. Os resultados estão disponíveis online na edição de 27 de junho de Ciência .

"Decidimos fazer isso porque nos preocupamos com o funcionamento das máquinas moleculares, "disse Shen." Decidimos aprimorar o Cdc48 devido à relevância clínica. "

Por anos, pesquisadores sabem que uma mutação de ponto único em Cdc48 pode se espalhar em doenças graves, incluindo esclerose lateral amiotrófica (ALS) e doença de Charcot-Marie-Tooth tipo 2Y.

“O Cdc48 humano está ligado a múltiplas doenças e é o alvo dos esforços para o desenvolvimento de terapêuticas para o tratamento do câncer, "disse Christopher Hill, DPhil., distinto professor de Bioquímica da U of U Health e co-autor do estudo. "A estrutura que determinamos pode ser usada para avançar os esforços para desenvolver inibidores e terapêuticas mais eficazes."

No estudo, a equipe de pesquisa purificou o Cdc48 diretamente das células de levedura (Saccharomyces cerevisiae) e tirou instantâneos das partículas purificadas em diferentes configurações depois de ter sido congelado rapidamente usando microscopia eletrônica criogênica (cryo-EM).

"As células já estão fazendo o trabalho árduo para nós, criando esses complexos, "Shen disse." Porque este método é tão rápido, capturamos Cdc48 no ato de desdobrar um substrato de proteína. "

Usando essa abordagem, a equipe de pesquisa demonstrou como o Cdc48 desdobra a proteína, enfiando-a através de um poro central do complexo, usando um movimento semelhante a um transportador de mão sobre mão. O emaranhado reciclado que eles estavam visualizando era um mistério até que colaboradores da Brigham Young University aplicaram a proteômica de espectrometria de massa ao mesmo complexo coletado para desmascarar o complexo anônimo de proteína fosfatase 1 inativa de proteinana.

Shen acredita que esses resultados são aplicáveis ​​a células humanas, porque Cdc48 é altamente conservado.

"Acreditamos que a estrutura que resolvemos aqui será muito semelhante ao que nossos corpos estão expressando agora, " ele disse.

A equipe de pesquisa não foi capaz de visualizar todo o complexo porque o Cdc48 interage com vários parceiros de ligação quase simultaneamente. Essa multitarefa eficiente embaça a reconstrução; Contudo, Shen quer continuar a explorar como o Cdc48 consegue se ligar a tantos parceiros quase ao mesmo tempo.

"A parte mais legal é que este [trabalho] demonstra que podemos retirar uma proteína diretamente das células hospedeiras e reproduzi-las em seu estado nativo, "Shen disse." Eu acho que este é o futuro do campo crio-EM. "