Gerenciando Proteínas Mal Enoveladas na Divisão Celular

As proteínas são moléculas essenciais no nosso corpo, fazendo várias tarefas necessárias pra vida. Quando as proteínas são produzidas, elas precisam se dobrar em formas específicas pra funcionar direito. Mas, às vezes, elas se dobram errado, levando a proteínas mal dobradas que podem se aglomerar. Isso não é só ruim pra proteína afetada; pode afetar outras proteínas e bagunçar o equilíbrio dentro da célula, o que pode resultar em problemas como envelhecimento e doenças como a de Alzheimer.

As células têm seus próprios sistemas pra gerenciar e corrigir proteínas mal dobradas. Esses sistemas ajudam a dobrar de novo ou a quebrar essas proteínas pra evitar aglomerações. Um grupo importante de ajudantes nesse processo se chama Chaperonas Moleculares. Elas ajudam a dobrar as proteínas recém-formadas corretamente e também podem direcionar as proteínas mal dobradas pra destruição ou ajudar a dissolver os aglomerados de proteínas.

#Erros de Dobragem de Proteínas e Suas Consequências

As proteínas mal dobradas frequentemente expõem partes delas que deveriam ficar escondidas, fazendo com que se grudem e formem Agregados. Esses agregados não só perdem a função original das proteínas, mas também podem interferir com o funcionamento de outras proteínas que podem se agrupar ao redor deles. Essa má gestão das proteínas leva ao que os cientistas chamam de "estresse proteostático", que é um grande contribuinte pro envelhecimento e doenças relacionadas ao sistema nervoso.

As células tentam manter um ambiente proteico equilibrado, conhecido como Proteostase, usando vários métodos. Quando as proteínas se dobram errado, as chaperonas ajudam a dobrá-las corretamente. Se isso não funcionar, essas proteínas podem ser enviadas pra degradação ou isoladas em áreas específicas dentro da célula pra minimizar seus efeitos prejudiciais.

#Chaperonas e Seu Papel na Manutenção da Proteostase

As chaperonas moleculares são componentes cruciais no sistema de controle de qualidade das proteínas. Elas ajudam as novas proteínas a se dobrarem corretamente e gerenciam as mal dobradas direcionando-as pra degradação. O retículo endoplasmático (RE) é um organela chave onde muitas proteínas são processadas e pode manter melhor as proteínas propensas à agregação em um estado não tóxico, graças a um ambiente especializado cheio de chaperonas.

Uma das chaperonas mais importantes no RE é chamada BiP. Ela ajuda a regular a resposta de proteína não dobrada (UPR), que ajuda a célula a lidar com um excesso de proteínas mal dobradas. Se muitas proteínas se dobrarem errado, a UPR pode entrar em ação pra parar a produção de mais proteínas e aumentar a atividade dos mecanismos de controle de qualidade pra remover ou refazer as proteínas problemáticas.

#Consequências do Estresse no Retículo Endoplasmático

Apesar dos mecanismos de proteção, tem vezes que o RE fica sobrecarregado com proteínas mal dobradas, levando à formação de agregados. Esses agregados podem causar estresse adicional dentro da célula, contribuindo pro envelhecimento e várias doenças. Por exemplo, células que passam por divisão assimétrica podem reter agregados em uma das células filhas, impactando a longevidade e saúde daquela célula. No entanto, os detalhes de como os agregados de proteínas são gerenciados durante a divisão celular, especialmente em células que se dividem simetricamente, não estão tão claros.

#Foco da Pesquisa: Destino dos Agregados de Proteínas

Os pesquisadores queriam entender como os agregados de proteínas são tratados em células humanas durante a divisão celular. Eles usaram um reporter especial composto por uma enzima luciferase modificada, propensa a se dobrar mal e agregar, fundida a uma proteína fluorescente verde. Esse reporter foi direcionado ao RE pra monitorar como os agregados se formavam e mudavam dentro de células vivas, particularmente em células epiteliais mamárias.

Curiosamente, quando a luciferase modificada foi fortemente expressa, ela formou agregados visíveis no núcleo dessas células sem causar estresse adicional. Os pesquisadores notaram que esses agregados diminuíam a atividade da enzima, indicando que provavelmente estavam mal dobrados. Além disso, corantes específicos podiam tingir esses agregados, confirmando que eram proteínas mal dobradas.

#Formação e Dinâmica dos Agregados

O estudo descobriu que a formação desses agregados de proteínas não estava limitada a uma linhagem celular específica. Agregados semelhantes também apareceram em outros tipos de células. Os pesquisadores também descobriram que, embora esses agregados aparecessem no núcleo, na verdade estavam cercados pela membrana do RE, formando uma estrutura membranosa única.

Quando examinaram a dinâmica desses agregados, descobriram que sua rotatividade – ou seja, quão rápido podiam se dissolver e reformar – variava dependendo da fase do ciclo celular. Em células em crescimento (interfase), os agregados mostraram rotação mínima. No entanto, durante a mitose, houve um aumento notável na rotatividade deles, sugerindo que a célula pode ter estratégias diferentes pra lidar com agregados dependendo do seu estado.

#Mecanismo de Limpeza Durante a Divisão Celular

Diante das diferenças na dinâmica dos agregados, os pesquisadores exploraram como os agregados se comportavam durante a divisão celular. Eles categorizaram as células com base nas suas fases do ciclo celular e notaram que o número e o tamanho dos agregados diminuíram significativamente durante as fases mais avançadas da divisão, como a telófase e o início da fase G1. Isso sugeriu que um processo ativo de limpeza estava acontecendo durante a divisão celular.

Eles monitoraram células após sincronizá-las na fase G2/M e liberá-las na mitose. Observaram que, conforme as células entravam na mitose e a membrana nuclear se rompesse, os agregados eram liberados do núcleo e diminuíam progressivamente em número à medida que as células avançavam pelo ciclo celular. Quando as células completavam a divisão, muito poucos agregados eram detectáveis.

#Impacto dos Estressores na Limpeza dos Agregados

Pra entender se os estressores poderiam afetar como os agregados eram eliminados durante a divisão, os pesquisadores trataram as células com drogas que induzem estresse no RE. Quando olharam o número e o tamanho dos agregados em diferentes fases da divisão, encontraram que, no início, os agregados eram semelhantes em células controle e tratadas. No entanto, mais tarde no processo de divisão, havia significativamente mais agregados presentes nas células tratadas com estressores em comparação com aquelas que não foram tratadas.

Curiosamente, enquanto a exposição de curto prazo aos estressores atrapalhou a limpeza dos agregados, o tratamento prolongado com certos estressores levou a uma melhor remoção dos agregados. Isso destacou que o tempo de exposição ao estresse poderia afetar muito como as células gerenciam as proteínas mal dobradas durante a divisão.

#Papel das Chaperonas na Limpeza dos Agregados

Os pesquisadores também encontraram uma expressão aumentada de uma proteína chaperona chamada BiP em células lidando com estresse da luciferase modificada. Isso levou-os a investigar se a BiP era essencial pra limpar os agregados durante a divisão. Quando inibiram a atividade da BiP, observaram uma acumulação significativa de agregados nas células tratadas, indicando que a BiP desempenha um papel vital na limpeza dos agregados.

Experimentos adicionais confirmaram que, quando a atividade da BiP foi prejudicada, os agregados permaneceram nas células em vez de serem removidos. Isso sugere que a BiP ajuda a facilitar a dissociação dos agregados, permitindo que sejam refolhados ou direcionados pra degradação.

#O Papel dos Proteassomos e Ciclo Celular

As proteínas marcadas pra degradação geralmente passam por proteassomos, que são como unidades de descarte nas células. Os pesquisadores exploraram se a limpeza dos agregados durante a divisão envolvia esses proteassomos. Após tratar células em divisão com inibidores de proteassomos, descobriram que os níveis de agregados aumentaram, confirmando o papel dos proteassomos no processo de limpeza.

Pra entender melhor a conexão entre o ciclo celular e a limpeza de agregados, examinou-se como as proteínas eram eliminadas do citoplasma quando as células saiam da mitose. Ao inibir proteínas específicas que desempenham um papel na regulação do ciclo celular, observaram que a limpeza dos agregados ocorria mesmo com inibidores de proteassomos em ação. Isso sugeriu que mecanismos adicionais também contribuíam pra essa limpeza.

#Descobertas sobre os Mecanismos de Limpeza dos Agregados

As principais descobertas indicaram que a limpeza dos agregados de proteínas das células ocorre principalmente durante a mitose e não depende exclusivamente do sistema de proteassomos. Os pesquisadores também notaram que um complexo proteico específico, conhecido como complexo promotor de anáfase (APC/C), não desempenhou um papel na limpeza de agregados. Em vez disso, o processo parecia estar ligado a uma mudança nas atividades celulares à medida que as células passavam da mitose pra próxima fase do ciclo celular.

Os estudos sugeriram que a organização e a estrutura do RE mudam durante a divisão celular, o que pode ajudar na remoção de agregados de proteínas. À medida que as células se dividem, a reorganização do RE pode ajudar a gerenciar proteínas mal dobradas e garantir a separação adequada dos componentes celulares.

#Conclusão

A pesquisa lançou luz sobre como as células gerenciam proteínas mal dobradas durante a divisão, revelando vários mecanismos envolvidos nesse processo. O papel das chaperonas moleculares, especialmente a BiP, foi enfatizado como crucial pra limpar agregados de proteínas. Além disso, o momento da exposição ao estresse influenciou significativamente quão eficientemente as células podiam lidar com a má dobragem durante a divisão.

Esse trabalho destaca a importância de entender a gestão de proteínas nas células, especialmente em relação a doenças causadas por má dobragem de proteínas. Com mais estudos, essas descobertas podem levar a estratégias melhores pra lidar com estresse celular e manter a proteostase, potencialmente abrindo caminho pra novos tratamentos pro envelhecimento e doenças neurodegenerativas.