Sensores de temperatura intracelular:O complexo proteico exibe atividade sensível à temperatura

A força intracelular é produzida pela interação da miosina com o filamento de actina (filamento de proteína). Drebrin E pode inibir a interação actina-miosina, portanto, regular a força intracelular. Sabe-se que a concentração de drebrina E diminui durante o desenvolvimento animal. No entanto, uma correlação entre a concentração de drebrina e a atividade de actina-miosina permaneceu obscura, especialmente na temperatura fisiológica. Crédito:Hiroaki Kubota et al.

Um grau Celsius pode fazer a diferença:uma equipe de pesquisadores liderada pela Universidade de Osaka demonstrou a regulação de um complexo proteico crítico que ocorre apenas em temperatura fisiológica.
Para estudar as funções das proteínas, os pesquisadores examinam proteínas purificadas in vitro. Tais experiências são geralmente limitadas a temperaturas abaixo da temperatura fisiológica para evitar danos térmicos às proteínas. A equipe superou esse problema aplicando aquecimento controlado opticamente com um laser infravermelho pulsado. "Com este método, as proteínas podem ser aquecidas até 40 graus Celsius sem nenhum dano às proteínas", diz o principal autor Hiroaki Kubota, "o que nos permite examinar como as proteínas agem em sua temperatura fisiológica".

Os investigadores aplicaram este método de aquecimento para estudar o complexo actomiosina. A geração de força de actomiosina, que resulta da interação entre os motores moleculares da miosina e os filamentos de actina, é um processo crucial que governa a motilidade e morfologia celular. A proteína drebrina E demonstrou inibir essas interações, mas seu mecanismo de regulação não é claro. Para esclarecer o papel da drebrina E, a equipe aplicou aquecimento microscópico à actomiosina na presença de drebrina e observou a motilidade produzida pela geração de força da actomiosina em uma faixa da temperatura ambiente à temperatura fisiológica.

Os pesquisadores descobriram que a inibição da motilidade da actomiosina pela drebrina E é eliminada imediatamente e de forma reversível durante o aquecimento, dependendo da concentração da drebrina E. À medida que a temperatura aumenta, a inibição da motilidade da actomiosina pela drebrina E diminui. A equipe também descobriu que a inibição reduzida não é causada apenas pela dissociação da drebrina E da actina. Em vez disso, a drebrina E ligada regula cooperativamente a atividade da actomiosina, provavelmente alterando a estrutura da actina.

(a) Ilustração do método de aquecimento microscópico controlado opticamente. (b) A temperatura localizada é visualizada usando moléculas fluorescentes. A fonte de calor está localizada na "estrela", onde a temperatura é medida em aproximadamente 40°C. O final do campo de visão é de aproximadamente 30 °C. O tamanho do campo de visão é de cerca de 140 μm. Crédito:Hiroaki Kubota et al.

Curiosamente, abaixo da temperatura fisiológica, a motilidade da actomiosina mostra um declínio gradual com o aumento da concentração de drebrina E. No entanto, a 36,5 graus Celsius a 37,5 graus Celsius, o comportamento muda e o drebrin E exibe um comportamento de inibição do tipo interruptor. A motilidade não é afetada pela concentração de drebrina E até que um limiar seja atingido, o que resulta imediatamente em inibição. Suas descobertas sugerem que a concentração limite é semelhante às concentrações fisiológicas de drebrina E relatadas anteriormente.

Nosso estudo revelou que a regulação da interação actina-miosina pela drebrina E é eficiente apenas na temperatura fisiológica (37°C). A gradação branco-preto representa a produção de força On (branco) e Off (preto). Crédito:Hiroaki Kubota et al.

Esta regulação dependente da temperatura da drebrina E é notável e tem muitas implicações para estudos futuros. “Esses resultados sugerem a importância de mamíferos grávidas manterem a temperatura corporal adequada para garantir o desenvolvimento preciso de um embrião”, diz Madoka Suzuki, autor sênior. Além disso, obtendo uma compreensão precisa dos mecanismos da maquinaria de detecção de temperatura celular, podemos ser capazes de inovar o desenvolvimento de sensores de temperatura artificiais em nanoescala.

O artigo, "Controle de temperatura microscópica revela regulação cooperativa da interação actina-miosina por drebrin E" foi publicado em Nano Letters . + Explorar mais