Cientistas derretem aglomerados de proteínas precoces e interrompem danos causados pelo Alzheimer
Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Tóquio recorreram a conceitos da física dos polímeros para entender melhor uma característica central da doença de Alzheimer: a formação de fibrilas de proteínas tau. Seu trabalho revelou que essas fibrilas não surgem repentinamente. Em vez disso, elas emergem após grandes aglomerados de proteínas tau começarem a se reunir em solução, um processo que se assemelha à cristalização de polímeros. Quando os cientistas interromperam esses aglomerados iniciais, as fibrilas não se formaram, sugerindo uma direção promissora para novas estratégias contra condições neurodegenerativas.
A doença de Alzheimer (DA) continua a ser um dos desafios médicos mais difíceis, especialmente à medida que as populações globais envelhecem. Os cientistas há muito se concentram em farmacologia e abordagens biomédicas tradicionais. No entanto, a complexidade da DA levou os pesquisadores a explorar insights de outros campos científicos que possam abrir novos caminhos para entender a doença e projetar tratamentos.
Como o Comportamento de Polímeros Ajudou a Explicar as Fibrilas de Proteínas Tau
Liderados pelo professor Rei Kurita, a equipe de pesquisa aplicou ideias sobre como os polímeros se organizam em cristais. Os polímeros, que são longas cadeias de unidades moleculares repetidas, muitas vezes não se cristalizam apenas adicionando uma cadeia de cada vez. Em vez disso, eles passam por estruturas precursoras intermediárias antes de formarem um cristal ordenado. Baseando-se nesse conceito, os cientistas examinaram as proteínas tau em solução e descobriram que a formação de fibrilas (fibrilização) também é precedida por uma fase precursora. Nesse caso, o precursor é um agrupamento solto de proteínas tau medindo apenas dezenas de nanômetros. Técnicas, incluindo dispersão de raios X em pequeno ângulo e análises baseadas em fluorescência, confirmaram a presença dessas estruturas.
Uma descoberta crucial foi que esses precursores não são rígidos, mas sim aglomerados temporários e macios. Os pesquisadores conseguiram dissolvê-los alterando os níveis de cloreto de sódio na presença de heparina, um anticoagulante natural. Quando os aglomerados foram interrompidos ou impedidos de se formar, a solução produziu quase nenhuma fibrila tau. A equipe sugeriu que esse efeito ocorre porque as concentrações aumentadas de íons carregados reduzem a força da interação entre as proteínas tau e a heparina. Segundo sua explicação, essa mudança aprimora o “desempenho eletrostático”, tornando mais difícil para as moléculas se encontrarem e formarem aglomerados.
Uma Nova Direção Terapêutica para a Alzheimer e Além
Essas descobertas apontam para uma possível mudança na abordagem que os cientistas adotam para os tratamentos da DA. Em vez de tentar desmantelar as fibrilas finais, as terapias poderiam se concentrar em interromper a fase precursora reversível antes que estruturas prejudiciais se desenvolvam. Essa abordagem poderia influenciar não apenas a pesquisa sobre a DA, mas também os esforços para entender outras doenças neurodegenerativas, incluindo a doença de Parkinson.
Este trabalho foi apoiado pela JST SPRING Program Grant Number JPMJSP2156, JSPS KAKENHI Grant Numbers 22K07362, 25K21773, 24H00624, 22H05036, 23K21357, 25K02405, 23H00394, 23KK0133, e 20H01874, JST Moonshot R&D Program Grant Number JPMJMS2024, e AMED Grant Number 24wm0625303 e 25dk0207073.
Fibrilas de Proteínas Tau
As fibrilas de proteínas tau são pacotes anormais de proteínas tau que se assemblam dentro dos neurônios quando a tau perde sua forma e função normais. Em condições saudáveis, a tau atua como uma viga de suporte estabilizadora, ajudando a manter os microtúbulos que permitem a movimentação de nutrientes e sinais através das células nervosas. Quando a tau se torna mal dobrada, ela começa a se aglomerar em longas agregações fibrosas conhecidas como fibrilas. Essas estruturas interferem no sistema de transporte interno da célula e estão fortemente ligadas ao declínio cognitivo observado na doença de Alzheimer e em outras condições neurodegenerativas. Como as fibrilas se desenvolvem a partir de pequenos aglomerados de tau em estágios iniciais, os pesquisadores estão cada vez mais focados em bloquear esses primeiros passos para prevenir danos subsequentes.
