Após cinco anos de experimentação, pesquisadores da Universidade de Copenhagen conseguiram cristalizar e mapear uma nova conformação de LeuT, uma proteína bacteriana que pertence à mesma família de proteínas dos chamados transportadores de neurotransmissores do cérebro.

Esses transportadores são proteínas especiais que ficam na membrana celular. Como uma espécie de aspirador de pó, eles recaptam alguns dos neurotransmissores que as células nervosas liberam quando enviam sinais umas às outras.

Algumas drogas ou substâncias funcionam bloqueando os transportadores, aumentando a quantidade de certos neurotransmissores fora das células nervosas. Por exemplo, os antidepressivos inibem a recaptação do neurotransmissor serotonina, enquanto um narcótico como a cocaína inibe a recaptação do neurotransmissor dopamina.

"Os transportadores são extremamente importantes para regular a sinalização entre os neurônios no cérebro e, portanto, o equilíbrio de como todo o sistema funciona. Você não pode viver sem eles, "diz Kamil Gotfryd, primeiro autor e professor associado do Departamento de Ciências Biomédicas que, durante o estudo, foi pós-doutorando no Departamento de Neurociências.

"A nova descoberta não apenas nos dá conhecimento científico básico adicional sobre as proteínas transportadoras complexas. Também oferece perspectivas em relação ao desenvolvimento de métodos farmacológicos, com o qual podemos mudar a função dos transportadores. Em outras palavras, a descoberta pode levar a melhores drogas, " ele adiciona.

De bactérias a cérebros humanos

Evolucionário, transportadores derivam das bactérias mais primitivas, que os desenvolveram para absorver nutrientes, como aminoácidos, do meio ambiente para sobreviver.

Desde então, transportadores especializados foram desenvolvidos para executar uma variedade de funções. Por exemplo, para transportar neurotransmissores em neurônios no cérebro humano. Ainda, o princípio básico é o mesmo, a saber, que o transportador funciona abrindo e fechando alternadamente para o interior e exterior de uma célula, respectivamente.

Quando um transportador é aberto externamente, pode capturar substâncias transmissoras ou aminoácidos. Depois disso, a proteína usa íons de sódio para mudar sua estrutura de modo que se feche externamente e se abra para o interior da célula, onde a substância transportada é liberada e absorvida.

Ciclo completo

Nos últimos anos, A cristalografia de raios-X permitiu aos pesquisadores mapear três estágios do mecanismo do transportador:aberto externamente, ocluído externamente e aberto internamente.

Para que o ciclo seja concluído, os pesquisadores concluíram há muito tempo que também deve haver um estágio de oclusão interna da proteína. Contudo, uma vez que esta estrutura é instável, há muito tempo é difícil congelá-lo e, portanto, ser capaz de mapeá-lo.

Mas agora, depois de muitas tentativas, pesquisadores da Universidade de Copenhagen conseguiram reter um transportador para o transmissor leucina - um LeuT - precisamente nesse estágio.

"Estamos trabalhando nisso há cinco anos, e não importa o que fizemos, nunca tivemos a estrutura que queríamos. Mas de repente aconteceu, "diz o professor e chefe do departamento Ulrik Gether do departamento de neurociência.

"Nosso estudo é na verdade - eu diria - 'o elo perdido'." Essa estrutura estava faltando e foi importante entender todo o ciclo pelo qual o transportador está passando, " ele adiciona.

Uma chave para mais descobertas

Ulrik Gether explica que a chave para resolver o mistério de longa data foi em parte uma mutação do transportador e em parte uma substituição da substância leucina pelo relacionado, mas molécula de fenilalanina ligeiramente maior.

A combinação, por assim dizer, segurou o transportador por tempo suficiente na posição desejada para que os pesquisadores purificassem, cristalizar, e mapear sua estrutura.

Ao mesmo tempo, Ulrik Gether explica que o alto grau de similaridade entre diferentes tipos de transportadores permite aos pesquisadores traçar paralelos com os transportadores de uma ampla gama de outros neurotransmissores.

"Agora que sabemos mais sobre LeuT, o resultado pode ser transferido para outros transportadores de outros neurotransmissores. Acreditamos que podemos generalizar e criar modelos melhores para, por exemplo, dopamina, transportadores de serotonina e GABA que são alvos de drogas para tratar o TDAH, depressão e epilepsia, respectivamente, "diz Ulrik Gether.

De acordo com o Chefe do Departamento, o próximo passo é continuar trabalhando com os transportadores encontrados nas células nervosas humanas.