Sistema modelo simples pode quebrar fibrilas para investigar medicamentos para doenças neurodegenerativas

A origem de muitas doenças como o Alzheimer ou o Parkinson pode ser encontrada ao nível molecular do nosso corpo, ou seja, nas proteínas. Num sistema saudável, estas proteínas são responsáveis ​​por inúmeras funções fisiológicas.

Para realizar determinadas tarefas, também podem agrupar-se em grupos constituídos por numerosas proteínas. Uma vez concluído o trabalho, eles se separam novamente e seguem seus próprios caminhos. No entanto, se aglomerados maiores de cem ou mais proteínas formarem as chamadas fibrilas, que são feixes de longos acúmulos de proteínas semelhantes a filamentos, a atração entre as proteínas é tão forte que elas não conseguem mais se separar umas das outras.

As placas resultantes podem induzir uma ampla variedade de distúrbios. Se as fibrilas se acumularem no cérebro, por exemplo, podem aumentar a pressão intracraniana, desencadeando doenças neurodegenerativas.

Desintegração de fibrilas alcançada pela primeira vez

A formação de fibrilas é geralmente um processo irreversível, tanto no corpo humano como em sistemas sintéticos. O professor Shikha Dhiman da Universidade Johannes Gutenberg Mainz (JGU) na Alemanha e o professor Lu Su da Universidade de Leiden na Holanda conseguiram recentemente criar um sistema modelo no qual as fibrilas podem ser decompostas em seus componentes individuais ou gotículas líquidas.

O projeto também envolveu dois doutores. estudantes, Mohit Kumar em Mainz e Heleen Duijs em Leiden. “Este é o primeiro sistema modelo em que conseguimos reverter este processo sem qualquer reação química”, relatou Dhiman. As descobertas são publicado no Jornal da Sociedade Química Americana.

Dentro das fibrilas, ligações não covalentes – como pontes de hidrogênio – unem as unidades individuais. Estas não são particularmente robustas por si só, mas é o elevado número de ligações e a sua ordem que confere às fibrilas uma estabilidade superior. Os pesquisadores decidiram então usar um truque: adicionaram substâncias que se incorporam às fibrilas, criando formações semelhantes a bolsas que tornam o fibrila estrutura instável.

“O que estamos efectivamente a fazer é introduzir parceiros de ligação concorrentes. Estes formam ligações com unidades únicas, a interacção entre unidades torna-se redundante e as fibrilas começam a desintegrar-se”, explicou Dhiman.

O sistema modelo permite investigações sistemáticas

Uma característica particularmente interessante do sistema modelo é que ele permite que todos os parâmetros que podem ser modificados sejam estudados sistematicamente, um por um. Até recentemente, os investigadores presumiam que as proteínas individuais se juntavam para formar fibrilas. Recentemente, no entanto, este conceito foi refutado. Em vez disso, várias proteínas acumulam-se juntamente com água e sais, resultando em gotículas líquidas, com as proteínas organizando-se na superfície destas gotículas. Este é um estado intermediário significativo na formação actual de fibrilas.

Em contraste com as fibrilas, estas gotículas podem realizar funções normais no corpo e podem até quebrar-se para libertar novamente as proteínas.

“Nosso sistema modelo foi capaz de mapear todos os três estados, ou seja, unidades individuais individuais, gotículas líquidase fibrilas”, explicou Shikha Dhiman, professor do Departamento de Química da JGU e pesquisador sênior da rede de pesquisa CoM2Life (Speaking Biomaterials: Convergence Heart for Life-Like Tender Supplies and Organic Methods).

Base basic para o desenvolvimento de terapias inovadoras

A longo prazo, o sistema modelo apoiará o desenvolvimento de medicamentos para tratar uma série de doenças, particularmente doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson. Ao contrário de sistemas complexos como células, todos os parâmetros do sistema modelo podem ser prontamente explorados para responder a várias questões: O que causa proteína gotículas se aglomeram para formar fibrilas? Como esse processo pode ser regulamentado? Como as fibrilas podem ser divididas em fibras curtas?

Uma vez que os pesquisadores tenham resolvido essas questões fundamentais, eles poderão investigar o nível celular—com base na triagem em grande escala de substâncias ativas. “O potencial em termos de aplicações terapêuticas é enorme”, enfatizou Lu Su, professor assistente do Centro Acadêmico de Pesquisa de Drogas de Leiden.

“Esperamos que os medicamentos desenvolvidos com base neste modelo sejam usados ​​para a desintegração direcionada de fibrilas patológicas para aliviar os sintomas e melhorar os resultados para os pacientes”.