Pesquisadores descobriram como um canal iônico misterioso auxilia as células na degradação de resíduos, abrindo novas possibilidades para o tratamento da doença de Parkinson.
Assim como pias e banheiras possuem drenos de transbordamento para evitar derramamentos, as células humanas parecem ter uma proteção similar. Um novo estudo realizado por cientistas da Universidade de Ciências Aplicadas Bonn-Rhein-Sieg (H-BRS), da LMU Munich, da TU Darmstadt e da Nanion Technologies, publicado na PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), revela este sistema protetor. Sob a liderança do Professor Christian Grimm (LMU Munich) e do Dr. Oliver Rauh (H-BRS), a equipe decifrou a função há muito debatida do canal iônico TMEM175. As descobertas sugerem que, dentro dos lisossomos, esse canal atua como uma válvula de alívio, prevenindo que o ambiente se torne muito ácido.
Lisossomos e o Controle da Acidez Celular
Lisossomos são pequenas compartimentos cercados por membranas que funcionam como centros de reciclagem das células. Eles quebram grandes moléculas em blocos de construção mais simples que a célula pode reutilizar. Para que esse processo ocorra de maneira adequada, os lisossomos precisam manter um ambiente ácido.
O pH mede a concentração de prótons (H+) em uma solução, e valores de pH mais baixos indicam níveis mais altos de prótons. Uma proteína especializada bombeia prótons para dentro dos lisossomos para criar essa acidez. No entanto, manter o equilíbrio correto requer proteínas adicionais embutidas na membrana lisossomal. O estudo destaca o TMEM175 como um jogador crucial para ajustar esse equilíbrio.
Os pesquisadores acreditam que, em células saudáveis, o TMEM175 ajuda a manter o nível ideal de acidez, permitindo que a degradação de resíduos ocorra de forma eficiente. Quando mutações perturbam esse canal, a regulação do pH é comprometida. Como resultado, as proteínas não são degradadas corretamente, o que pode levar à morte das células nervosas. Pesquisas anteriores ligaram problemas na função lisossomal ao envelhecimento e a doenças neurodegenerativas, como Parkinson. “Nosso estudo estabelece que o canal iônico TMEM175 desempenha um papel decisivo aqui”, afirma o Dr. Oliver Rauh.
Canal Iônico TMEM175 Transporta Potássio e Prótons
Por anos, os cientistas não sabiam a localização do TMEM175 nas células ou qual era sua função específica. Seu nome simples, que significa proteína transmembrana 175, reflete o quão pouco se conhecia inicialmente. Com o tempo, o interesse no TMEM175 cresceu à medida que evidências o conectaram a doenças neurodegenerativas, especialmente o Parkinson.
Os pesquisadores eventualmente confirmaram que o TMEM175 é um canal iônico que transporta partículas carregadas através da membrana lisossomal. No entanto, ainda havia debates sobre se ele transportava principalmente íons de potássio ou prótons, e como esses movimentos afetavam a função celular em estados saudáveis e doentes.
Um Sensor de pH que Ajusta o Fluxo de Prótons
“Eu trabalhei em muitos canais iônicos, e o TMEM175 é, de longe, o mais estranho de todos”, diz o Dr. Oliver Rauh, que se transferiu da TU Darmstadt para a H-BRS para trabalhar na colaboração de pesquisa CytoTransport. “Quando começamos o projeto há cerca de seis anos, presumiu-se que o TMEM175 era um canal de potássio. Sua função era completamente desconhecida. Agora, conseguimos demonstrar que o TMEM175 não apenas conduz íons de potássio, mas também prótons, e está, portanto, diretamente envolvido na regulação do pH – isso é, na concentração de prótons – no interior dos lisossomos.”
“A maioria dos experimentos foi realizada utilizando o método de patch clamp,” explica Christian Grimm, um especialista em técnicas que medem a atividade elétrica nas membranas lisossomais. Esse método permitiu à equipe analisar como o canal se comporta em diferentes condições. Os resultados mostram que o TMEM175 pode detectar quando a acidez atinge um nível crítico e ajustar o fluxo de prótons conforme necessário.
“Nossas descobertas criam uma base importante para uma melhor compreensão dos processos funcionais em lisossomos e da função do canal TMEM175, que antes era contestada”, afirmam os autores. “Ao mesmo tempo, nossos insights sobre a proteína TMEM175 oferecem uma estrutura-alvo promissora para o desenvolvimento de medicamentos para tratar ou prevenir doenças neurodegenerativas, como o Parkinson.”
