O mestre da logística na célula: investigadores descodificam o "sistema de navegação" do ARNm
Trabalho distinguido como manuscrito inovador: os resultados poderão permitir o desenvolvimento de vacinas de ARNm
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Tal como numa fábrica gigante, os componentes das células vivas têm de chegar ao sítio certo no momento certo. Uma equipa de investigação liderada pela Universidade Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) investigou a forma como a proteína de transporte Rrm4 actua como um operador logístico de alta precisão no fungo Ustilago maydis. O trabalho foi publicado como um "manuscrito inovador" na revista científica Nucleic Acids Research (NAR) devido à sua importância.
Imagem ao microscópio de fluorescência de hifas de Ustilago maydis com crescimento unipolar e septação: o citoplasma, os septos e a célula inicial estão corados com o corante Calcofluor White, que torna visível a quitina da parede celular do fungo.
HHU / Johannes Postma & Michael Feldbrügge
No interior de cada célula, o projeto da vida - o ADN - está bem protegido no núcleo celular. Para produzir proteínas - as ferramentas da célula - é criada uma cópia do projeto: o chamado "ARN mensageiro" (ARNm). Este tem de ser transportado para onde a célula precisa dele, por exemplo, para as fábricas de proteínas.
No caso do Ustilago maydis, que causa a doença fúngica "corn smut" no milho, os ARNm têm de ser transportados a longas distâncias até às pontas mais exteriores das suas extensões filiformes (as "hifas"). Os processos de transporte e o seu controlo desempenham, portanto, um papel central no funcionamento das células. É necessário um serviço de transporte expresso ativo para atingir locais distantes.
A proteína de transporte Rrm4 assume esta tarefa logística em Ustilago maydis. Tem três "braços de pinça" especializados (os chamados RRMs; motivos de reconhecimento de ARN) com os quais agarra o ARNm e o carrega para organelos membranares (endossomas). Estes actuam como vagões de carga que correm ao longo dos microtúbulos através da célula como se estivessem sobre carris.
Mas como é que a proteína de transporte reconhece quais os mRNAs que precisa de agarrar? Usando o método de alta precisão iCLIP2, os investigadores liderados pelo Prof. Dr. Michael Feldbrügge do Instituto de Microbiologia da HHU mostraram que o ARNm tem "códigos postais" específicos. Só se o braço da pinça da proteína encaixar exatamente neste código postal é que o pacote é carregado corretamente e - o que é igualmente importante - se mantém estável durante o percurso.
"A compreensão deste processo em pormenor só foi possível através de uma estreita interligação entre as disciplinas. Enquanto os biólogos experimentais do laboratório de Düsseldorf examinavam os fungos e analisavam as mutações, os biólogos informáticos de Würzburg lidavam com a enorme complexidade dos dados. Só através da análise assistida por computador foi possível descodificar os milhões de pontos de ligação entre a proteína e o ARN e identificar os locais de ligação funcionalmente importantes", afirma o Prof. Feldbrügge, autor correspondente do estudo publicado na NAR, explicando a interação entre os vários parceiros de cooperação. Feldbrügge, autor correspondente do estudo publicado na NAR, explicando a interação entre os vários parceiros de cooperação. E acrescenta: "Desta forma, descodificámos a função da proteína Rrm4 numa alta resolução nunca antes alcançada. A nossa abordagem pode também ser utilizada para uma série de outras proteínas".
Os investigadores descobriram que cada um dos três braços de agarrar tem uma tarefa diferente no reconhecimento do ARNm. A ligação não só determina o transporte, mas também o tempo que um ARNm permanece estável antes de ser degradado. Ao "desligar" especificamente cada um dos braços das pinças, demonstrou-se que, sem uma ligação precisa, toda a logística da célula entra em colapso - o fungo deixa de poder crescer normalmente.
O trabalho centrou-se especialmente nos ARNm destinados às mitocôndrias (as centrais eléctricas da célula). Estas dependem de um fornecimento constante de mRNAs. Os investigadores conseguiram agora compreender como é que o núcleo, os endossomas e as mitocôndrias comunicam entre si.
As redes intracelulares são um tema central do Centro de Investigação Colaborativa de Düsseldorf SFB 1535 MibiNet, no âmbito do qual foram efectuadas as investigações. "Compreendemos agora como a célula utiliza o transporte direcionado de mRNA para garantir que o fornecimento de energia e a comunicação entre as diferentes áreas celulares funcionem sem problemas", diz o Prof. Feldbrügge, porta-voz do CRC.
Feldbrügge, porta-voz do CRC. Estes resultados da investigação fundamental num fungo têm também implicações de grande alcance para a medicina moderna. Feldbrügge sobre possíveis perspectivas futuras: "Se for claro como o mRNA é transportado, reconhecido e estabilizado, as vacinas de mRNA - que são conhecidas da pandemia do coronavírus - podem ser desenvolvidas, tornadas mais precisas e mais eficazes nesta base, por exemplo".
O trabalho foi reconhecido pela revista NAR como um manuscrito inovador. Este facto demonstra a importância especial do estudo: apenas os melhores dois por cento dos artigos submetidos recebem esta classificação.
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.
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