Cientistas descobrem “válvula de transbordamento” em células ligadas à doença de Parkinson

Assim como as pias e as banheiras têm ralos para evitar derramamentos, as células humanas parecem ter uma proteção embutida semelhante. Um novo estudo realizado por cientistas da Universidade de Ciências Aplicadas de Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS), LMU Munique, TU Darmstadt e Nanion Technologies, publicado em PNAS (Anais da Academia Nacional de Ciências), revela esse sistema de proteção. Liderada pelo professor Christian Grimm (LMU Munique) e pelo Dr. Oliver Rauh (H-BRS), a equipe decodificou a função há muito debatida do canal iônico TMEM175. Suas descobertas sugerem que dentro dos lisossomos, esse canal atua como uma válvula de transbordamento, evitando que o ambiente se torne muito ácido.

Lisossomos e o controle da acidez celular

Os lisossomos são pequenos compartimentos cercados por membranas que servem como centros de reciclagem da célula. Eles quebram moléculas grandes em blocos de construção mais simples que a célula pode reutilizar. Para que este processo funcione corretamente, os lisossomos devem manter um ambiente ácido.

O pH mede a concentração de prótons (H+) em uma solução, e valores mais baixos de pH indicam níveis mais altos de prótons. Uma proteína especializada bombeia prótons para os lisossomos para criar essa acidez. No entanto, manter o equilíbrio correto requer proteínas adicionais incorporadas na membrana lisossomal. O estudo destaca o TMEM175 como um ator-chave no ajuste fino desse equilíbrio.

Os investigadores acreditam que em células saudáveis, o TMEM175 ajuda a manter o nível de acidez ideal, permitindo que a decomposição dos resíduos prossiga de forma eficiente. Quando as mutações perturbam este canal, a regulação do pH é prejudicada. Como resultado, as proteínas não são degradadas adequadamente, o que pode levar à morte das células nervosas. Pesquisas anteriores relacionaram problemas na função lisossomal ao envelhecimento e a doenças neurodegenerativas, como o Parkinson. “Nosso estudo estabelece que o canal iônico TMEM175 desempenha um papel decisivo aqui”, diz o Dr. Oliver Rauh.

Canal iônico TMEM175 transporta potássio e prótons

Durante anos, os cientistas não tinham certeza de onde o TMEM175 estava localizado nas células ou o que ele realmente fazia. Seu nome simples, que significa proteína transmembrana 175, reflete o quão pouco se sabia inicialmente. Com o tempo, o interesse no TMEM175 cresceu à medida que as evidências o ligavam a doenças neurodegenerativas, especialmente o Parkinson.

Os pesquisadores finalmente confirmaram que o TMEM175 é um canal iônico que move partículas carregadas através da membrana lisossomal. No entanto, houve um debate contínuo sobre se transportava principalmente iões de potássio ou protões, e como esses movimentos afectavam a função celular tanto em estados saudáveis ​​como doentes.

Um sensor de pH que ajusta o fluxo de prótons

“Trabalhei em muitos canais iônicos e o TMEM175 é de longe o mais estranho de todos”, diz o Dr. Oliver Rauh, que se mudou da TU Darmstadt para o H-BRS para trabalhar na colaboração de pesquisa CytoTransport. “Quando iniciamos o projeto, há cerca de seis anos, presumia-se que o TMEM175 era um canal de potássio. Sua função era completamente desconhecida. Agora conseguimos demonstrar que o TMEM175 não apenas conduz íons de potássio, mas também prótons, e está, portanto, diretamente envolvido na regulação do pH – isto é, a concentração de prótons – no interior dos lisossomas. “

“A maioria dos experimentos foi realizada usando o método patch clamp”, explica Christian Grimm, especialista em técnicas que medem a atividade elétrica em membranas lisossômicas. Este método permitiu à equipe analisar como o canal se comporta sob diferentes condições. Seus resultados mostram que o TMEM175 pode detectar quando a acidez atinge um nível crítico e ajustar o fluxo de prótons de acordo.

“Nossas descobertas criam uma base importante para uma melhor compreensão dos processos funcionais nos lisossomos e da função do canal TMEM175, que já foi contestada”, afirmam os autores. “Ao mesmo tempo, os nossos conhecimentos sobre a proteína TMEM175 oferecem uma estrutura-alvo promissora para o desenvolvimento de medicamentos para tratar ou prevenir doenças neurodegenerativas como a doença de Parkinson”.