Cientistas revelam novos detalhes do celular pro

Jul 06, 2023

Pesquisa e Inovação do Reino Unido

imagem: ISIS Cientista e principal autor, Dr. Luke Clifton, operando o avançado instrumento Offspec no ISIS Neutron and Muon Center em Oxfordshire, que produziu imagens em tempo real dos processos que ocorrem dentro das células para o estudo.Veja mais

Crédito: STFC, Fonte ISIS Neutron e Muon

Pesquisadores caracterizaram pela primeira vez um mecanismo molecular único dos estágios iniciais da morte celular programada ou apoptose, um processo que desempenha um papel crucial na prevenção do câncer.

O estudo, publicado hoje (sexta-feira, 2 de junho de 2023) na Science Advances, foi liderado pelo Dr. parceiros da European Spallation Source na Suécia. É a mais recente de uma série de colaborações de pesquisa desta equipe, investigando as proteínas celulares responsáveis ​​pela apoptose.

A apoptose é essencial para a vida humana, e sua interrupção pode fazer com que as células cancerígenas cresçam e não respondam ao tratamento do câncer. Nas células saudáveis, é regulado por duas proteínas com funções opostas conhecidas como Bax e Bcl-2.

A proteína solúvel Bax é responsável pela eliminação de células velhas ou doentes e, quando ativada, perfura a membrana mitocondrial celular para formar poros que desencadeiam a morte celular programada. Isso pode ser compensado pelo Bcl-2, que está embutido na membrana mitocondrial, onde atua para prevenir a morte celular prematura, capturando e sequestrando as proteínas Bax.

Em células cancerígenas, a proteína de sobrevivência Bcl-2 é produzida em excesso, levando à proliferação celular desinibida. Embora esse processo tenha sido considerado importante para o desenvolvimento do câncer, o papel preciso de Bax e da membrana mitocondrial na apoptose não era claro até agora.

O Dr. Luke Clifton, cientista do STFC ISIS Neutron e Muon Source e co-autor principal, explica: "Este trabalho avançou nosso conhecimento dos processos fundamentais das células dos mamíferos e abriu possibilidades empolgantes para pesquisas futuras. Compreender como as coisas se parecem quando as células funcionam adequadamente é um passo importante para entender o que está errado nas células cancerígenas e isso pode abrir portas para possíveis tratamentos."

A equipe usou uma técnica conhecida como refletometria de nêutrons (realizada com os instrumentos avançados ISIS Surf e Offspec) que lhes permitiu estudar como Bax interage com lipídios na membrana mitocondrial. Isso se baseou em seus estudos anteriores de Bcl-2 ligado à membrana.

Usando a reflectometria de nêutrons em SURF e OFFSPEC, eles puderam estudar em tempo real a forma como a proteína interage com os lipídios presentes na membrana mitocondrial, durante os estágios iniciais da apoptose. Ao empregar a rotulagem com isótopos de deutério, eles determinaram pela primeira vez que quandoBax cria poros, extrai lipídios da membrana mitocondrial para formar aglomerados lipídicos-Bax na superfície mitocondrial.

Usando a reflectometria de nêutrons resolvida no tempo em combinação com a espectroscopia infravermelha de superfície no biolab ISIS, eles puderam ver que issoa criação de poros ocorreu em duas etapas . Inicialadsorção rápida de Bax na superfície da membrana mitocondrialfoi seguido por umformação mais lenta de poros destruidores de membrana e aglomerados Bax-lipídicos, que ocorreram simultaneamente . Este processo de perfuração mais lento ocorreu em escalas de tempo de várias horas, comparável à morte celular in vivo.

Esta é a primeira vez que os cientistas encontraram evidências diretas do envolvimento de lipídios mitocondriais durante a perturbação da membrana na morte celular iniciada pelas proteínas Bax.

O Dr. Luke Clifton continua: "Até onde sabemos, esse mecanismo pelo qual Bax inicia a morte celular é inédito. Assim que soubermos mais sobre a interação entre Bax e Bcl-2 e como ela se relaciona com esse mecanismo, teremos uma imagem mais completa de um processo que é fundamental para a vida humana. Este trabalho realmente mostra as capacidades da reflectometria de nêutrons em estudos estruturais em bioquímica de membranas."