p Quer sejam nuvens ou bolhas de champanhe se formando, ou o início precoce da doença de Alzheimer ou diabetes tipo 2, um mecanismo comum está em funcionamento:processos de nucleação. p Os processos de nucleação são uma primeira etapa no rearranjo estrutural envolvido na transição de fase da matéria:um líquido se transformando em um gás, um gás se transformando em líquido e assim por diante. Nuvens, água fervente, bolhas, e alguns estágios da doença são todos caracterizados pela formação de uma nova fase termodinâmica que requer que algumas das menores unidades da nova estrutura se formem antes que essa nova fase possa crescer. Compreender este processo é fundamental para prevenir, interromper ou tratar casos de processos de nucleação que deram errado - como em doenças humanas. Agora, uma equipe de pesquisadores da University College London e da University of Cambridge, na Grã-Bretanha, em colaboração com a Harvard University, avançou na compreensão desse problema do ponto de vista molecular em um novo estudo. Sua descoberta é significativa em uma série de fenômenos, de doenças humanas à nanotecnologia.

p "Talvez um exemplo intuitivo de nucleação seja a maneira como um jantar silencioso de repente se transforma em um dançarino; tal transição geralmente requer que várias pessoas comecem a dançar ao mesmo tempo, atuando como um 'núcleo' em torno do qual a festa dançante se reúne, "explicou Anđela Šarić, co-autor principal da University College London e da University of Cambridge. Os resultados deste estudo aparecerão esta semana no The Journal of Chemical Physics .

p "Como comumente observado, se este grupo de dançarinos for muito pequeno, tende a ser ignorado; Contudo, acima de um certo tamanho, este núcleo dançante atrai mais e mais pessoas, eventualmente dominando a sala, "acrescenta Thomas Michaels, o outro co-autor principal. Esse número mínimo de dançarinos necessário para transformar a festa é o que, em termos termodinâmicos, é comumente conhecido como "núcleo crítico".

p Em sua pesquisa, a equipe considera um exemplo particularmente intrigante de um processo nucleado:a formação de filamentos de proteínas. Muitas estruturas filamentosas de proteínas, como actina e tubulina, são fundamentais para o crescimento, formação estrutural, movimento e divisão das células. Eles são uma característica essencial dos sistemas vivos. Contudo, filamentos de proteínas também podem ser causadores de doenças:Mais de 50 distúrbios comuns, incluindo a doença de Alzheimer, Mal de Parkinson, e diabetes tipo 2, estão associados à formação e deposição no cérebro ou em outros órgãos de filamentos de proteínas comumente conhecidos como amilóides.

p Usando uma combinação de teoria e simulações de computador, os autores exploraram a nucleação de filamentos de proteínas. Seu objetivo era estabelecer os princípios físicos fundamentais por trás disso. Seus resultados mostraram que um processo aparentemente complicado de nucleação de fibrila é na verdade governado por um mecanismo físico relativamente simples:aglomerados desorganizados de proteínas - os chamados oligômeros - são formados inicialmente.

p Essas estruturas ainda não se assemelham a filamentos de proteínas, mas têm que passar por uma conversão estrutural antes que possam crescer e se tornar filamentos maduros, Šarić explicou. Eles descobriram que, entre muitas etapas diferentes na nucleação da fibrila, a mudança de forma dentro dos oligômeros é a etapa determinante da taxa. Portanto, mudanças conformacionais na proteína dentro dos oligômeros (levando à formação de configurações de folha β) são cruciais para entender a nucleação da fibrila. Anteriormente, o tamanho do núcleo crítico foi considerado o fator determinante da taxa.

p O estudo representa um passo importante na compreensão mecanicista da forma como os filamentos de proteínas se formam. Esse entendimento é a chave para estudar os estágios iniciais do aparecimento de doenças associadas à agregação de proteínas, visto que os oligômeros são cada vez mais considerados a causa principal da toxicidade celular.

p "Compreender quais etapas de nível microscópico são determinantes para a formação de fibrilas de proteínas pode fornecer informações valiosas para a concepção de terapias racionais destinadas a suprimir a geração de oligômeros patogênicos, "Šarić explicou

p Além disso, devido às suas propriedades físico-químicas únicas, filamentos de proteínas estão encontrando extensas aplicações na ciência de materiais como biomateriais para nanotecnologia, "Michaels disse." Melhor controle do crescimento filamentoso beneficiaria a produção de novos materiais funcionais que têm extensas aplicações na ciência dos materiais como biomateriais para nanotecnologia. "