Os vírus como mestres na construção de proteínas complexas
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Investigadores da TU Darmstadt e da Hochschule Bonn-Rhein-Sieg, em colaboração com parceiros internacionais, descobriram um gene que codifica um canal de potássio em tandem num vírus de algas. A descoberta corrobora a hipótese de que os vírus gigantes desempenharam um papel significativo na evolução de proteínas complexas. Os resultados foram publicados na revista *Proceedings of the National Academy of Sciences* (PNAS).
O Dr. Oliver Rauh a realizar medições eletrofisiológicas no laboratório de Rheinbach.
Eric Lichtenscheidt/H-BRS
A recente atribuição do Prémio Nobel da Medicina demonstrou que mesmo fenómenos que, à primeira vista, parecem insignificantes, encerram o potencial para grandes descobertas científicas e desenvolvimentos técnicos: os investigadores premiados procuraram compreender como é que as algas verdes conseguem orientar-se em direção à luz num espaço de tempo muito curto. Nesse processo, descobriram uma classe de canais iônicos até então desconhecidos que são controlados diretamente pela luz, lançando assim as bases para a optogenética, que agora permite aos investigadores de todo o mundo desvendar a complexidade do cérebro. Os canais iônicos são proteínas incorporadas nas membranas biológicas que permitem a passagem de partículas com carga elétrica (iões).
Num artigo recentemente publicado na PNAS, uma equipa internacional — incluindo investigadores do Departamento de Biologia da TU Darmstadt e do Departamento de Ciências Naturais da Hochschule Bonn-Rhein-Sieg — relata que não só as algas verdes, mas também os vírus que infetam estas algas verdes, podem ser uma fonte de proteínas interessantes. Ao investigar o genoma de um mimivírus gigante que infeta algas verdes marinhas da espécie Pyramimonas orientalis, os cientistas descobriram um gene que fornece o plano de construção para um chamado canal de potássio em tandem.
Uma subunidade do canal de potássio em tandem recém-descoberto, no qual dois domínios proteicos formadores de poros estão diretamente ligados entre si. Duas destas subunidades formam o canal iônico funcional. Ilustração: Dr. Oliver Rauh
Os canais de potássio em tandem desempenham uma função importante na fisiologia humana
Os canais de potássio em tandem são um tipo de canal iônico. Os canais iônicos desempenham um papel vital numa ampla gama de funções celulares e corporais, incluindo, entre outras, a manutenção do equilíbrio salino e hídrico, a perceção do calor e da dor e a geração de potenciais de ação nas células nervosas. Devido à capacidade dos canais de potássio em tandem de conduzirem iões de potássio (K+) através das membranas celulares, desempenham funções importantes na fisiologia humana. Por exemplo, estabilizam o potencial elétrico de membrana e, assim, regulam a excitabilidade elétrica das células nervosas.
Em termos de estrutura, os canais de potássio em tandem apresentam uma característica distintiva em comparação com todos os outros canais de potássio: enquanto os canais de potássio consistem normalmente em quatro subunidades idênticas que, em conjunto, formam o poro permeável ao K+, no caso dos canais de potássio em tandem, duas das quatro subunidades formadoras do poro estão diretamente ligadas uma à outra. O seu nome deriva desta disposição em tandem das subunidades.
O Dr. Oliver Rauh a realizar medições eletrofisiológicas no laboratório em Rheinbach. Foto: Eric Lichtenscheidt/H-BRS
Os investigadores do H-BRS produziram a proteína num tubo de ensaio
Ao contrário de todos os outros tipos de canais de potássio, não existem precursores bacterianos para os canais de potássio em tandem, o que, no passado, suscitou questões quanto à sua origem evolutiva. Para investigar a função do canal em tandem recém-descoberto, o Dr. Oliver Rauh e Jonas Toews, do H-BRS, produziram a proteína num tubo de ensaio e incorporaram-na em membranas lipídicas artificiais. Isto permitiu-lhes estudar as propriedades do canal iônico — mais especificamente, o fluxo de iões através do poro do canal — utilizando medições elétricas. «As nossas experiências demonstram que este gene codifica uma proteína com as propriedades funcionais de um canal de potássio», relata o Dr. Oliver Rauh, que trabalha como investigador na rede de investigação da DFG «CytoTransport» no H-BRS.
Descoberta surpreendente: o gene parece ser de origem viral
Os autores do estudo também investigaram as relações filogenéticas entre o canal viral recém-descoberto e os canais de potássio em tandem já conhecidos e, ao fazê-lo, fizeram uma descoberta surpreendente: ao contrário do que se supõe geralmente para a maioria dos genes virais, o gene do canal de potássio recém-descoberto não chegou ao genoma viral por ter sido «roubado» do genoma do hospedeiro. Pelo contrário, o gene parece ser de origem viral. «Esta descoberta sublinha mais uma vez uma nova perspetiva, segundo a qual os vírus gigantes Mimi, aos quais o vírus em questão pertence, desempenharam um papel central na evolução das proteínas em organismos superiores», salienta o professor Gerhard Thiel, do departamento de Biologia da TU Darmstadt.
Os resultados do estudo também destacam que estes vírus são fontes ricas de proteínas altamente interessantes. Por exemplo, outros investigadores já descobriram um canal iônico controlado pela luz no mesmo vírus, que, tal como os canais iônicos derivados de algas verdes, é utilizado para aplicações optogenéticas.
As proteínas de origem viral, como o recém-descoberto canal de potássio em tandem, são também frequentemente significativamente mais simples na sua estrutura e, por isso, versões mais pequenas das suas contrapartes eucarióticas. Segundo os autores, esta estrutura minimalista torna as proteínas virais particularmente adequadas como blocos de construção para a conceção direcionada de proteínas com propriedades inteiramente novas.
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 Inglês pode ser encontrado aqui.
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