Cientistas da Scripps Research descobriram centenas de proteínas que são constantemente transportadas por todo o cérebro saudável em pequenos sacos fechados da membrana, revelando uma nova forma de comunicação entre células cerebrais.As descobertas, publicadas nesta semana na revistaRelatórios celulares, poderiam ajudar os cientistas a entender melhor as doenças neurológicas, incluindo a doença de Alzheimer.
"Esta é uma maneira inteiramente nova que as células do cérebro podem se comunicar que nunca foram integradas antes da maneira como pensamos sobre saúde e doenças", diz Hollis Cline, PhD, Professor de Neurociência da Scripps Research, na Scripps Research.“Isso abre muitas avenidas emocionantes de pesquisa.”
Para enviar sinais por todo o cérebro, os neurônios normalmente se comunicam usando produtos químicos chamados neurotransmissores, que se movem de uma célula para uma adjacente.Os hormônios também circulam pelo cérebro, afetando o crescimento das células cerebrais e ajudando a forjar novas conexões entre os neurônios.
Anteriormente, os pesquisadores suspeitavam que um pequeno número de proteínas pudesse se mover de forma mais independente pelo cérebro em instâncias isoladas.Por exemplo, os cientistas que estudam a doença de Alzheimer descobriram que a Sinuclein e a Tau - duas proteínas associadas à neurodegeneração - poderiam se mover entre células no cérebro de animais afetados pelo Alzheimer's.Mas eles não tinham certeza se isso estava relacionado à própria doença.Outras equipes forneceram evidências de que uma proteína originária de uma célula pode ser encontrada posteriormente em outra;Eles não podiam eliminar a possibilidade, no entanto, de que a proteína foi desmontada em seus blocos de construção de aminoácidos e depois remontada na célula de destino.
No novo trabalho, Cline e seus colegas usaram um método de rotulagem de proteínas que garantiram que eles apenas rastreavam proteínas que permanecem intactas.A tag, uma molécula de biotina, não pode ser reintegrada em novas proteínas se as proteínas forem desmontadas.A equipe de pesquisa introduziu a tag nas células ganglionares da retina aos olhos dos ratos.Onze dias depois, eles examinaram células do córtex visual, uma área do cérebro responsável pelo processamento da visão e fisicamente distante das células ganglionares da retina.
A equipe de Cline isolou qualquer proteína no córtex visual que foi marcado com biotina. They found more than 200 proteins and collaborated with Scripps Research professor John Yates III, PhD, to identify each protein using mass spectrometry.
"Métodos anteriores não permitiram que os pesquisadores identificassem proteínas específicas sendo transportadas ou assistissem ao processo em um nível ultraestrutural", diz Lucio Schiapparelli, primeiro autor de The New Paper e ex -cientista da Scripps Research agora na Duke University.“Então, usar essa nova combinação de estratégias de marcação e identificação de proteínas nos permitiu avançar para realmente entender o que estava acontecendo com essas proteínas.”
As proteínas identificadas incluíram muitas com funções conhecidas no cérebro, incluindo a tau e a sinucleína vistas se movendo entre as células na doença de Alzheimer.
"Esta é uma confirmação de que no cérebro saudável, tau e sinucleína - e seu movimento ao redor do cérebro - é normal", diz Cline."Mas com a doença de Alzheimer, é uma forma tóxica da proteína que é transportada entre neurônios.”
Os pesquisadores também usaram um conjunto diferente de etiquetas de proteínas para mostrar que, na maioria dos casos, essas proteínas estavam sendo transportadas entre células dentro de exossomos-pequenos compartimentos encerrados de membrana embalados com proteínas, como malas embaladas com roupas.Essa descoberta pode ajudar a pavimentar o caminho para outros pesquisadores que desejam seguir movimentos proteicos em outras áreas do cérebro, além de comparar o transporte de proteínas interneuronais em cérebros saudáveis versus doentes.Enquanto o novo trabalho foi realizado no sistema visual, Cline diz que não há razão para não pensar que os resultados estão alcançando ainda mais.
"Provavelmente existem proteínas sendo transportadas neste mecanismo em todo o cérebro", diz ela.“O que eu realmente espero é que isso estimule um novo interesse em explorar os papéis da comunicação intercelular que não sabíamos até agora.”
Reference: Schiapparelli LM, Sharma P, He HY, et al.A tela proteômica revela o transporte de proteínas diversas entre neurônios conectados no sistema visual.Relatórios celulares.2022; 38 (4).doi: 10.1016/j.Celrep.2021.110287
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