Assim como as pessoas que constituem, as células se comunicam esbarrando umas nas outras e trocando apertos de mão. Ao contrário das pessoas, as células realizam estes apertos de mão utilizando a diversidade de moléculas de açúcar que revestem a sua superfície, como as árvores que cobrem uma paisagem. Apertos de mão entre essas moléculas de açúcar, ou glicanos, fazem com que as células reajam de maneiras específicas umas com as outras, como escapar, ignorar ou destruir.



Descobrir a “linguagem corporal” dos glicanos durante estes apertos de mão pode fornecer pistas sobre como funcionam os cancros, as infecções e o sistema imunitário, bem como soluções para os desafios de saúde e sustentabilidade que a sociedade enfrenta hoje.

O que são glicanos?

Cada molécula de glicano é composta por uma rede de moléculas de açúcar individuais ligadas entre si. O grande número de possíveis estruturas de glicanos que podem ser construídas a partir da conexão dessas moléculas de açúcar permite que os glicanos armazenem informações ricas.

Como todas as células vivas são cobertas por açúcares, os glicanos atuam como cartões de identificação das células. Eles mostram a identidade da célula, como se é uma bactéria ou uma célula humana, e seu estado, como se é saudável ou cancerosa, para o resto do corpo e permitem que outras células a reconheçam e respondam a ela. Por exemplo, estes sinais de identificação permitem que as nossas células imunitárias reconheçam e eliminem bactérias nocivas e células cancerígenas, deixando as células saudáveis ​​em paz.

Um exemplo de como as informações armazenadas em glicanos são importantes para a vida diária é o seu tipo sanguíneo. Os glicanos estão quimicamente ligados a proteínas e lipídios na superfície dos glóbulos vermelhos. Notavelmente, a superfície dos glóbulos vermelhos do tipo A possui glicanos que diferem dos glicanos na superfície dos glóbulos vermelhos do tipo B e do tipo O. Saber qual o seu tipo sanguíneo é importante para evitar uma resposta imunológica indesejada durante as transfusões de sangue.

Proteínas decoradas com glicanos, ou glicoproteínas, e lipídios decorados com glicanos, ou glicolipídeos, são onipresentes na natureza.

Por exemplo, glicoproteínas distintas cobrem a superfície dos vírus que causam a COVID-19, o VIH e a gripe H1N1 e ajudam-nos a infectar as células. Os glicolípidos também revestem muitas bactérias, permitindo-lhes aderir aos seus hospedeiros e protegê-los de vírus e células imunitárias.

Mais recentemente, os investigadores descobriram pedaços de material genético decorados com glicanos nas superfícies de células de mamíferos, desafiando a noção de longa data de que o material genético só poderia ser encontrado no núcleo das células e lançando pesquisas para determinar as funções destes glicanos. Um estudo recente mostrou que essas moléculas são vitais para atrair células do sistema imunológico para tecidos infectados ou lesionados.

Como as células leem os glicanos?

Além da rica informação biológica contida nos glicanos, a sua localização facilmente acessível nas superfícies celulares torna-os alvos altamente atraentes na investigação científica e no desenvolvimento de medicamentos.

As células detectam glicanos nas superfícies de outras células usando proteínas chamadas lectinas, entre outras. Cada lectina possui uma área única que lhe permite ligar-se a glicanos com uma sequência específica correspondente, desencadeando sinais complexos que levam a uma ação biológica.

Por exemplo, uma subfamília de lectinas denominadas lectinas do tipo C é capaz de reconhecer os glicanos específicos nas paredes externas de vírus, fungos e bactérias prejudiciais. Encontradas nas superfícies de certas células do sistema imunológico, essas lectinas entregam os glicanos às proteínas de outras células do sistema imunológico que agora podem destruir seletivamente quaisquer vírus ou células que transportem esse glicano. Este processo permite que o sistema imunológico elimine o corpo de patógenos prejudiciais. Por exemplo, estas lectinas reconhecem glicanos nas superfícies das células cancerígenas e direcionam outras células imunitárias para eliminar estas células cancerígenas.

Outro tipo de lectina chamada siglecs é encontrada nas superfícies das células do sistema imunológico e as ajuda a distinguir o que é próprio do que não é, ou seja, entre as células que constituem o corpo e as células que são estranhas ao corpo. Como os siglecs estão envolvidos no controle da resposta do sistema imunológico a muitos tipos de câncer, alergias, doenças autoimunes e neurodegeneração, eles oferecem uma oportunidade para tratar essas condições.

O sucesso inicial dos medicamentos à base de glicanos é exemplificado pela vacina Prevnar da Pfizer para prevenir a pneumonia bacteriana, que foi aprovada pela Food and Drug Administration em 2010. Prevnar contém glicanos de várias cepas de Streptococcus pneumoniae, a principal causa de pneumonia bacteriana em crianças e adultos. Os glicanos bacterianos na vacina desencadeiam uma resposta imunitária quando as células imunitárias reconhecem os glicanos como ameaças estranhas. Depois que as células imunológicas aprendem como neutralizar a ameaça, o corpo torna-se imune a futuras invasões de bactérias com os mesmos glicanos.

Examinando cada molécula de açúcar

Como os cientistas ainda não conseguem extrair toda a informação biológica dos glicanos, todo o seu potencial como tratamento permanece inexplorado. Extrair de forma abrangente todas as informações armazenadas nos glicanos é muito difícil porque atualmente não existe tecnologia capaz de analisar as estruturas complexas e diversas dos glicanos. Os pesquisadores ainda não sabem como são esses “códigos de açúcar” e como funcionam.

Os glicanos individuais são compostos de moléculas de açúcar em arranjos únicos, mas as ferramentas analíticas atuais só podem analisar simultaneamente muitos glicanos. Para ver por que isso é um problema de análise, imagine todos os glicanos de uma célula como doces em uma jarra. Alguns deles são da mesma cor e outros não. Seria difícil identificar e quantificar a cor de cada doce no pote se você não conseguisse despejá-los e separar cada um deles individualmente.

Meu laboratório está enfrentando esse desafio desenvolvendo tecnologia de imagem que pode analisar a estrutura dos glicanos por meio da imagem de cada molécula individual. Essencialmente, estamos desenvolvendo uma técnica para abrir o pote e estudar cada doce, um de cada vez.

A longo prazo, a minha equipa pretende desvendar como estes glicanos se apresentam às proteínas que os reconhecem e, finalmente, revelar a própria linguagem que as células utilizam para se expressarem.

Fornecido por The Conversation

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.