Usando microscopia crioeletrônica, O laboratório de Furukawa compilou uma imagem 3D detalhando o arranjo exato das proteínas que dão forma a cada poro CALHM. Na foto:CALHM1 visto de lado, do lado de fora da célula (extracelular), e do interior da célula (citoplasma). Crédito:Furukawa lab / CSHL, 2020
Muitas células são cobertas por grandes orifícios misteriosos, poros que foram associados ao sentido do paladar, bem como à doença de Alzheimer, depressão, e até asma. Conhecer a estrutura desses orifícios variados ajudará os pesquisadores a entender melhor essa gama de associações e fornecerá um plano para o desenvolvimento de novas terapias.
"Um dos mais recentemente descobertos desses 'grandes orifícios' são chamados de moduladores da homeostase do cálcio (CALHMs), ", disse Furukawa, professor do Cold Spring Harbor Laboratory." Eles são basicamente poros na superfície de algumas células, como os neurônios, "que permite que várias moléculas entrem e saiam da célula.
Conforme descrito recentemente em Nature Structural &Molecular Biology , pesquisadores do laboratório da Furukawa mostraram a estrutura detalhada de dois CALHMs e como eles funcionam.
"Se você tem grandes buracos nas células, você pensaria que as células iriam se abrir ou encolher, "disse Johanna Syrjanen, um pesquisador de pós-doutorado que ajudou a conduzir a pesquisa. Contudo, ela adicionou, as células com poros funcionais "permanecem felizes como estão".
Isso sugere que esses poros são importantes para manter a saúde celular. Para investigar isso, os pesquisadores estudaram dois tipos de poros. O poro CALHM1 está envolvido na detecção de sabores amargos ou doces, e até aquele saboroso quinto sabor conhecido como umami. Este poro também está envolvido no controle das vias aéreas em seus pulmões, o que o implica na asma. Adicionalmente, mutações nos genes que dão forma ao CALHM1 foram associadas à doença de Alzheimer. Os pesquisadores também estudaram outro poro, CALHM2 que pode estar envolvido na depressão. Para sua surpresa, eles descobriram que CALHM2 tem tamanho de poro muito maior em comparação com CALHM1.
Depois de obter insights estruturais cruciais do laboratório da Furukawa na CSHL, O laboratório de Stephen Tucker na Universidade de Oxford realizou simulações para entender como os poros mantêm as coisas dentro de uma célula com buracos do tamanho de CALHM2. Eles descobriram ácidos graxos dentro dos poros de CALHM que funcionam como uma membrana. Crédito:Furukawa lab / CSHL e S. Rao &S. J. Tucker
"Presumivelmente, a abertura e o fechamento desses poros são rigidamente regulados de alguma forma, "disse Syrjanen. Essa abertura e fechamento podem ser a chave para saber como os poros influenciam o sabor ou estão associados a doenças. Para entender isso, "primeiro temos que ser capazes de visualizá-los e usar essas informações como um guia para novos experimentos, " ela explicou.
Para visualizar a estrutura de CALHM1 e CALHM2, O laboratório de Furukawa usou microscopia crioeletrônica, que dispara um elétron poderoso através de uma amostra congelada rapidamente para obter imagens. Em seguida, eles compõem cuidadosamente as imagens em várias orientações em um modelo 3-D que destaca os detalhes finitos da estrutura de cada poro.
"Fornecemos à ciência o primeiro projeto desses poros para projetar compostos terapêuticos, ", disse Furukawa." A esperança é que tais compostos possam ser eficazes no tratamento de doenças e distúrbios como Alzheimer e depressão, e potencialmente na asma. "
