Portas dinâmicas guardam o núcleo da célula
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Um estudo internacional liderado pela Universidade de Basileia mostra que os complexos de poros nucleares - pequenas passagens na membrana do núcleo da célula - não são rígidos ou semelhantes a gel, como se supunha anteriormente. O seu interior está organizado de forma dinâmica, em constante movimento e mudança. Estes resultados alteram a nossa compreensão de um importante processo de transporte nas células e têm implicações para as doenças e possíveis terapias.
O núcleo da célula assemelha-se a um cofre de banco que é protegido por complexos de poros nucleares (NPCs) como um sistema de segurança altamente desenvolvido. Apenas as proteínas com a "chave" certa - factores de transporte especiais - têm acesso exclusivo. Desta forma, o sistema controla as substâncias que entram ou saem do núcleo da célula. Este controlo rigoroso é essencial para assegurar uma comunicação harmoniosa entre o genoma protegido no interior e as máquinas celulares no exterior.
Novos conhecimentos biológicos graças à nanociência
Apesar da sua importância, o funcionamento interno dos complexos de poros nucleares continua a ser um mistério. O seu canal de transporte é revestido por filamentos proteicos muito flexíveis - as nucleoporinas FG (FG Nups). Estes formam uma barreira selectiva cuja estrutura ultrafina permanece oculta mesmo aos microscópios electrónicos mais potentes. Como as FG Nups podem formar estruturas semelhantes a gel no exterior das células, os modelos mais antigos comparavam a função dos complexos de poros nucleares com uma peneira rígida.
Dr. Roderick Lim, Professor de Nanobiologia no Biozentrum e no Instituto Suíço de Nanociências da Universidade de Basileia, utilizou a microscopia de força atómica de alta velocidade (HS-AFM) para filmar movimentos nunca antes vistos à escala nanométrica, com uma resolução de milissegundos, diretamente no interior dos poros. Os investigadores publicaram agora a sua descoberta da extraordinária reestruturação dos complexos de poros nucleares na revista "Nature Cell Biology".
"A barreira do complexo de poros nucleares é organizada de forma flexível por um tampão central móvel, cujos componentes foram durante muito tempo enigmáticos. Acontece que é constituída por uma mistura dinâmica de factores de transporte, moléculas de carga e FG-Nups que se misturam ao longo do eixo central do poro. Isto cria um sistema altamente adaptável que reforça a barreira ao mesmo tempo que assegura um transporte seletivo rápido", explica Lim.
Nadar com a corrente
A equipa descobriu esta organização dinâmica ao estudar os complexos de poros nucleares das células de levedura. As películas AFM de alta velocidade resultantes mostraram também os movimentos fluidos dos nups FG "irradiando" para o tampão central no interior do poro.
"Quando observámos complexos de poros nucleares isolados durante longos períodos de tempo em condições controladas, o tampão central dos complexos de poros nucleares desapareceu. Quando voltámos a adicionar factores de transporte nuclear, este voltou a formar-se", refere o Dr. Toshiya Kozai, primeiro autor do estudo. De forma notável, os factores de transporte também restauraram uma função de barreira semelhante à dos complexos de poros nucleares em nanoporos artificiais - uma indicação da generalidade deste mecanismo.
Os hidrogéis assemelham-se a esponjas com orifícios
Os complexos de poros nucleares são frequentemente comparados aos hidrogéis. "Isto deve-se ao facto de os FG nups formarem hidrogéis in vitro - ou seja, no tubo de ensaio - mas são milhares de vezes maiores do que os complexos de poros nucleares. No entanto, consistem em estruturas emaranhadas semelhantes a fibras que são simplesmente demasiado grandes para caberem num complexo de poros nucleares, quanto mais no corpo inteiro do hidrogel", explica Lim.
"Quando examinámos os hidrogéis mais de perto, descobrimos que estavam cheios de buracos de forma e tamanho irregulares - como uma esponja de cozinha. Muitos destes buracos tinham o tamanho de complexos de poros nucleares ou mesmo maiores. Poderiam possivelmente imitar um comportamento semelhante ao dos complexos de poros nucleares".
Desafios para o futuro
O comportamento dinâmico e auto-montado revelado no estudo fornece uma visão unificada dos complexos de poros nucleares que é consistente com observações estruturais e bioquímicas de longa data - com implicações que vão desde a biologia celular básica até à conceção de filtros inteligentes e sistemas de administração de medicamentos.
A restrição do estado dinâmico dos poros prejudica o transporte seletivo para o núcleo, salientando a importância deste comportamento para o bom funcionamento das células.
"O próximo desafio é compreender como é que as células afinam estas notáveis nanomáquinas em resposta a necessidades variáveis - como é que os poros se adaptam ao stress, regulam o crescimento e, quando obstruídos, contribuem para a doença", acrescenta o Prof. Michael Rout da Universidade Rockefeller, que co-liderou o trabalho.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Alemão pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Toshiya Kozai, Javier Fernandez-Martinez, Larisa E. Kapinos, Paola Gallardo, Trevor van Eeuwen, Martin Saladin, Roi Eliasian, Adam Mazur, Wenzhu Zhang, Jeremy Tempkin, Radhakrishnan Panatala, Maria Delgado-Izquierdo, Raul Escribano-Marin, Qingzhou Feng, Chenxiang Lin, Andrej Sali, Brian T. Chait, Barak Raveh, Liesbeth M. Veenhoff, Michael P. Rout, Roderick Y. H. Lim; "Karyopherins remodel the dynamic organization of the nuclear pore complex transport barrier"; Nature Cell Biology, 2025-12-2
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