Jornal da USP
15/07/2021
Pesquisa do Instituto de Química (IQ) da USP, em parceria com a Universidade de Nanjing, na China, descreveu pela primeira vez, em detalhes, o funcionamento da metalotioneína humana, uma proteína responsável pelo controle da concentração de metais no organismo. O estudo, descrito em artigo na revista Research, do grupo Science, mostra que os pesquisadores uniram técnicas de microscopia de força atômica e simulações moleculares por supercomputação para identificar como as ligações entre a proteína e os metais são estabelecidas e quebradas. Devido ao seu papel no organismo, a proteína pode ajudar a entender o aparecimento de doenças neurodegenerativas associadas a metais, como Alzheimer e Parkinson, aperfeiçoando o seu diagnóstico.
Os cientistas constataram que a metalotioneína é altamente dinâmica, quase “líquida”: não apresenta uma estrutura fixa e muda constantemente de acordo com as ligações químicas com os metais, que são de baixa estabilidade, quebram e reformam facilmente. “Materiais contendo metais são duros e estáveis do ponto de vista macroscópico, mas microscopicamente mostramos que podem ser extremamente flexíveis”, afirma Guilherme Menegon Arantes, professor do IQ e um dos coordenadores do estudo. “Essa mobilidade faz com que a estrutura da proteína possa ser comparada, por exemplo, com a de um líquido.”
Além disso, a proteína é capaz de se ligar a dezenas de metais diferentes – desde metais naturais essenciais para o organismo, como zinco, a metais pesados e tóxicos, como cádmio e mercúrio. Essas características foram observadas pelos pesquisadores chineses com a microscopia de força atômica, uma tecnologia que permite manipular uma única molécula com resolução atômica e verificar as suas propriedades mecânicas e físico-químicas. “Foi a primeira vez que os mecanismos de ação dessa proteína foram mostrados com esse nível de detalhamento”, destaca Arantes.
Segundo ele, o próximo passo foi identificar exatamente quais ligações estavam sendo formadas e quebradas. “Para isso, o meu grupo realizou simulações computacionais da metalotioneína e seus múltiplos metais ligados. Nós usamos o computador Santos Dumont, o maior instalado no Brasil.”
Importância para a saúde
A metalotioneína contribui com o equilíbrio das funções do organismo (homeostase), ao regular as concentrações de metais existentes no corpo humano. Quando estão livres no corpo, os metais – até mesmo os naturais e essenciais – podem se tornar tóxicos, causando reações danosas. “Nós mostramos que a proteína é capaz de encapsular os metais, protegendo-os de terem reações adversas”, afirma Arantes. No entanto, alguns metais que desempenham funções importantes, como o ferro e o zinco, precisam ser utilizados por outras proteínas. “Por isso, as ligações são frágeis: para que a metalotioneína possa transportar e liberar os metais no momento certo para exercerem as suas atividades”, completa.
Metais livres como zinco, cobre e ferro já foram associados a doenças neurodegenerativas. Isso porque os metais livres nos neurônios podem induzir algumas proteínas a se complexarem, impedindo-as de realizarem as suas funções corretamente. “Essa complexação leva à produção de placas amiloides – depósitos de fragmentos de proteínas beta-amiloides, que são tóxicas para os neurônios. Essas placas são assinaturas de várias doenças neurológicas, como Alzheimer e Parkinson”, explica o pesquisador. “Os resultados do estudo ajudarão a entender como se dá o aparecimento dessas doenças, ajudando a aperfeiçoar o diagnóstico.”
Outro problema decorrente de metais livres envolve o metabolismo energético. Os metais pesados podem atrapalhar o funcionamento da mitocôndria, organela responsável por gerar energia para os processos metabólicos. “A presença desses metais aumenta a produção de radicais livres, que podem fazer reações em cadeia, não controladas, e lesar as células”, diz Arantes.
O projeto foi possibilitado pelo financiamento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e pelo acordo de colaboração assinado entre o IQ e a Universidade de Nanjing, sob coordenação do professor Arantes. “A Universidade de Nanjing é uma das mais produtivas do mundo, especialmente na área de química”, ressalta o professor. Com duração de cinco anos, o acordo entre as instituições também inclui o intercâmbio de alunos e pesquisadores, ação que deve ser retomada após a pandemia.
(Com informações da Acadêmica Agência de Comunicação, Assessoria de Imprensa do IQ)
Mais informações: e-mail garantes@iq.usp.br, com o professor Guilherme Menegon Arantes
[1] Imagem: Reprodução.
Como citar este texto: Jornal da USP. Proteína que transporta metal no organismo é altamente flexível, revelam cientistas. Saense. https://saense.com.br/2021/07/proteina-que-transporta-metal-no-organismo-e-altamente-flexivel-revelam-cientistas/. Publicado em 15 de julho (2021).
