Impacto das mutações do gene IFT na função das células ciliadas

As cílias primárias são estruturas pequenas e parecidas com cabelo que saem das células. Elas têm um papel chave na comunicação das células com o ambiente ao redor. Quando os genes que afetam essas cílias mudam ou não funcionam direito, isso pode levar a várias doenças conhecidas como ciliopatias. Essas doenças podem afetar várias partes do corpo. Um grupo de genes que é especialmente importante para as cílias é chamado de genes de transporte intraflagelar (IFT). Esses genes ajudam a transportar proteínas que são necessárias para a formação e manutenção das cílias.

#Efeitos das Mutação nos Genes IFT

Quando os genes IFT são mutados, pesquisas mostram que muitas vezes há uma queda no número de células. Essa diminuição ocorre em vários tipos de células, e as razões para essa redução podem variar dependendo do tipo de célula. Em alguns casos, vemos que as células morrem mais frequentemente em mutantes de genes IFT. Por exemplo, mudanças em certos genes IFT levam a um aumento da morte de fotorreceptores, que são células importantes para a visão. Essa Morte Celular está ligada ao posicionamento incorreto de uma proteína chamada opsina.

Um tipo diferente de mutação que afeta os genes IFT retrógrados também causa o deslocamento da opsina, embora a morte dos fotorreceptores aconteça a um ritmo mais lento em comparação com as mutações dos genes IFT anterógrados. Curiosamente, quando algumas proteínas motoras que ajudam a mover materiais dentro das células são “desligadas”, não há aumento no deslocamento da opsina ou na morte celular.

#Apoptose no Sistema Nervoso

Nos sistemas nervosos em desenvolvimento, mutações nos genes IFT também levam a um aumento da morte celular. Acredita-se que essa morte celular possa estar ligada a problemas com certos caminhos de sinalização. Células não neurais, como as da tireoide e dos discos intervertebrais, também mostram um aumento na morte celular quando as cílias são interrompidas. Nas células do câncer de tireoide, a morte celular pode ser causada por problemas nas Mitocôndrias, as fábricas de energia da célula. Quando os genes das cílias são interrompidos, as mitocôndrias não funcionam tão bem, levando a uma menor produção de energia e mudanças na estrutura das mitocôndrias.

Em células renais, interrupções semelhantes nas mitocôndrias são observadas, e estudos mostram que os neurônios se tornam mais vulneráveis à morte celular quando certos genes IFT são “desligados”.

#Diminuição do Crescimento Celular em Mutantes IFT

Nem todas as diminuições no número de células nos mutantes de genes IFT são devido ao aumento da morte celular. Em muitos casos, o problema está na redução do crescimento celular durante o desenvolvimento. Isso é especialmente verdadeiro para neurônios em diferentes áreas do cérebro. Também vemos diminuições semelhantes no crescimento celular em outros tipos de células afetadas por mutações nos genes IFT.

As cílias também desempenham um papel crítico na Regeneração de vários tipos celulares. Por exemplo, quando o gene IFT Ift20 é “desligado”, isso resulta em menos células da glia de Müller que têm a capacidade de regenerar. Em células-tronco musculares, perder Ift88 resulta em uma menor capacidade de regeneração. O mesmo acontece com a regeneração do coração, que também é impactada pela perda da função das cílias.

#Células Ciliadas e Cílios

As células ciliadas, que são importantes para a audição e equilíbrio, têm uma única cília primária chamada de quino-cílio. Pesquisas anteriores mostraram que quando genes são mutados, levando à perda do quino-cílio, resulta em menos células ciliadas. Essa redução nas células ciliadas pode ser devido ao aumento da morte celular, como visto no ouvido interno de peixes-zebra com certas mutações IFT, mas não houve muita investigação sobre o crescimento das células ciliadas nesses mutantes.

Para entender melhor como as mutações tanto nos genes IFT anterógrados quanto retrógrados impactam o número de células ciliadas, os pesquisadores estudaram peixes-zebra. Essa espécie de peixe tem células ciliadas localizadas em sua superfície, facilitando o acesso para estudo. A pesquisa encontrou sinais de morte celular nas células ciliadas de ambos os mutantes. No entanto, o número de células mortas não explicou completamente as diferenças nos números de células ciliadas entre os mutantes e seus irmãos normais.

Além disso, mutações nos genes IFT resultaram em uma leve diminuição na função das mitocôndrias, que são cruciais para a produção de energia nas células. Foi encontrado que bloquear a absorção de cálcio nas mitocôndrias levou a uma redução no número de células ciliadas em peixes-zebra normais, mas não em peixes-zebra mutantes. O estudo também revelou que o crescimento durante o desenvolvimento das células ciliadas não foi consistentemente afetado em ambos os mutantes, embora algumas situações mostrassem um crescimento menor em um dos mutantes.

#Regeneração das Células Ciliadas

Investigar como as mutações IFT afetaram a capacidade de regenerar células ciliadas revelou algumas percepções importantes. Estudos anteriores indicaram que as cílias desempenham um papel significativo na regeneração, e os pesquisadores estavam interessados em entender como isso poderia ser impactado no caso das mutações IFT.

Para avaliar a capacidade regenerativa, os pesquisadores trataram peixes-zebra com gentamicina, um medicamento conhecido por desencadear a morte celular ciliada, e depois monitoraram o processo de regeneração. Tanto os peixes-zebra normais quanto os mutantes mostraram uma perda significativa de células ciliadas após o tratamento, mas a regeneração das células ciliadas foi visivelmente reduzida nos mutantes em comparação com seus irmãos normais.

Apesar de observar uma queda no número de células ciliadas nos mutantes antes da regeneração, curiosamente, o número de células ciliadas aumentou para ambos os grupos após a regeneração, indicando que o processo de regeneração ainda estava acontecendo, embora a um ritmo mais lento nos mutantes. Isso sugere que as células ciliadas ainda podem nascer nos mutantes, mas a taxa e eficiência desse processo podem ser afetadas.

#Proliferação Durante a Regeneração

Para explorar mais se havia problemas com o crescimento celular quando as células ciliadas tentavam se regenerar, os pesquisadores marcaram células em divisão com um marcador especial durante a fase de regeneração. Eles encontraram uma diminuição significativa no número de células ciliadas em divisão nos mutantes em comparação com os peixes normais, indicando que as mutações afetam a regeneração.

Havia também uma diferença notável no número de células em divisão entre os grupos de controle de peixes-zebra normais e mutantes antes do processo de regeneração. Isso significa que as mutações IFT podem não estar apenas afetando a regeneração, mas também os padrões normais de crescimento das células ciliadas.

#Conclusão

Com essa pesquisa, podemos ver que as cílias primárias são cruciais para a sobrevivência, crescimento e regeneração das células ciliadas nos peixes-zebra. Mutações nos genes IFT têm consequências significativas, como a redução do número de células e habilidades regenerativas prejudicadas. Tanto a morte celular quanto a diminuição do crescimento celular contribuem para a redução geral no número de células ciliadas nos mutantes IFT.

Mais estudos são necessários para explorar os mecanismos precisos pelos quais as mutações dos genes IFT interrompem esses processos e como eles podem interagir com vários caminhos de sinalização. Compreender essas relações será fundamental para desenvolver possíveis terapias ou intervenções para condições ligadas à disfunção das cílias.

Em resumo, enquanto as mutações dos genes IFT levam a desafios consideráveis para a manutenção e regeneração das células ciliadas, a possibilidade de que alguns processos regenerativos ainda possam ocorrer traz esperança para futuras direções de pesquisa que podem levar a melhores resultados para condições relacionadas às ciliopatias.