Pesquisadores descobriram como um misterioso canal iônico ajuda as células a degradar resíduos, abrindo novas possibilidades para o tratamento da doença de Parkinson.
Assim como pias e banheiras possuem drenos de transbordamento para evitar derramamentos, as células humanas parecem ter um sistema de proteção semelhante. Um novo estudo realizado por cientistas da Universidade de Ciências Aplicadas Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS), da LMU de Munique, da TU de Darmstadt e da Nanion Technologies, publicado na PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), revelou esse sistema protetor. Liderada pelo Professor Christian Grimm (LMU Munique) e pelo Dr. Oliver Rauh (H-BRS), a equipe decifrou a função há muito debatida do canal iônico TMEM175. Suas descobertas sugerem que, dentro dos lisossomos, esse canal atua como uma válvula de transbordamento, prevenindo que o ambiente se torne muito ácido.
Lisossomos e o Controle da Acidez Celular
Lisossomos são pequenos compartimentos com membranas que servem como centros de reciclagem da célula. Eles quebram grandes moléculas em blocos de construção mais simples que a célula pode reutilizar. Para que esse processo funcione adequadamente, os lisossomos devem manter um ambiente ácido.
O pH mede a concentração de prótons (H+) em uma solução, e valores de pH mais baixos indicam níveis mais altos de prótons. Uma proteína especializada bombeia prótons para dentro dos lisossomos para criar essa acidez. No entanto, manter o equilíbrio correto requer proteínas adicionais embutidas na membrana lisossômica. O estudo destaca o TMEM175 como um jogador-chave na afinação desse equilíbrio.
Os pesquisadores acreditam que, em células saudáveis, o TMEM175 ajuda a manter o nível ideal de acidez, permitindo que a degradação de resíduos ocorra de maneira eficiente. Quando mutações interrompem esse canal, a regulação do pH é comprometida. Como resultado, as proteínas não são degradadas adequadamente, o que pode levar à morte das células nervosas. Pesquisas anteriores ligaram problemas na função lisossômica ao envelhecimento e a doenças neurodegenerativas como Parkinson. “Nosso estudo estabelece que o canal iônico TMEM175 desempenha um papel decisivo aqui,” diz Dr. Oliver Rauh.
Canal Iônico TMEM175 Transporte Potássio e Prótons
Durante anos, os cientistas não sabiam onde o TMEM175 estava localizado nas células ou qual era a sua verdadeira função. Seu nome simples, que significa proteína transmembranar 175, reflete o quão pouco se sabia inicialmente. Com o tempo, o interesse pelo TMEM175 cresceu à medida que evidências o conectavam a doenças neurodegenerativas, especialmente Parkinson.
Os pesquisadores finalmente confirmaram que o TMEM175 é um canal iônico que move partículas carregadas através da membrana lisossômica. No entanto, havia um debate contínuo sobre se ele transportava principalmente íons de potássio ou prótons, e como esses movimentos afetavam a função celular em estados saudáveis e doentes.
Um Sensor de pH que Ajusta o Fluxo de Prótons
“Eu trabalhei em muitos canais iônicos, e o TMEM175 é de longe o mais estranho de todos”, diz Dr. Oliver Rauh, que se mudou da TU Darmstadt para a H-BRS para trabalhar na colaboração de pesquisa CytoTransport. “Quando começamos o projeto há cerca de seis anos, presumiu-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 — ou seja, a concentração de prótons — no interior dos lisossomos.”
“A maioria dos experimentos foi realizada usando o método de patch clamp,” explica Christian Grimm, um especialista em técnicas que medem a atividade elétrica nas membranas lisossômicas. Esse método permitiu que a equipe analisasse como o canal se comporta em diferentes condições. Os 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 foi contestada até agora,” dizem os autores. “Ao mesmo tempo, nossos insights 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.”
