A localização é tudo?

O colesterol é um componente estrutural essencial das membranas celulares, onde também pode funcionar como regulador dos processos celulares.

Os pesquisadores sabem há muito tempo que o colesterol regula a estrutura e a função de proteínas integrais na membrana plasmática, como canais iônicos e receptores acoplados à proteína G. As evidências também indicam que o colesterol no folheto interno da membrana plasmática regula a sinalização celular ligando-se a proteínas sinalizadoras. No entanto, não existem técnicas que permitam o controle específico dos níveis de colesterol no local.

Em um estudo recente noJornal de pesquisa lipídica , Wonhwa Cho e sua equipe da Universidade de Illinois em Chicago desenvolveram uma técnica para controlar com precisão os níveis de colesterol. Cho acredita que o novo método beneficiará a pesquisa biomédica que pode ajudar a melhorar o tratamento de doenças associadas ao colesterol.

“Há muitos anos, descobrimos e publicamos que o colesterol no folheto interno da membrana plasmática pode ativar processos celulares que levam ao crescimento excessivo das células”, disse Cho. “Outros também relataram ações específicas do colesterol na célula. Portanto, precisávamos de uma ferramenta que pudesse nos ajudar a elucidar inequivocamente a função específica do colesterol”.

Embora os pesquisadores possam usar métodos padrão, como extração química e enriquecimento de colesterol com metil-beta-ciclodextrina e inibição da biossíntese de novo colesterol celular por estatinas, essas técnicas não permitem a depleção espaço-temporal do colesterol e podem ser tóxicas para as células.

O método de Cho aproveita um sistema indutível de dimerização de proteínas e as capacidades de esgotamento do colesterol da espécie Streptomyces colesterol oxidase, uma enzima que catalisa a degradação do colesterol em um processo de duas etapas. Primeiro, deve ligar-se à membrana; então o colesterol é convertido em colest-4-en-3-ona ou colestenona.

Os pesquisadores projetaram racionalmente um mutante da colesterol oxidase, conhecido como WVR, que apresentava ligação à membrana comprometida, sem alteração significativa na função catalítica da colesterol oxidase. A equipe de Cho usou o mutante WVR para projetar um sistema que direciona artificialmente a colesterol oxidase para a membrana plasmática como um agente de depleção de colesterol indutível espaço-temporalmente.

Os pesquisadores costumam usar a formação de dímeros de proteínas em resposta à estimulação externa para compreender o papel das interações proteína-proteína nas funções celulares. O sistema de dimerização FRB-FKBP usa rapamicina, um antibiótico antifúngico que simultaneamente pode ligar a proteína de ligação FK506 e o ​​domínio de ligação FKBP-rapamicina do alvo mamífero da rapamicina, conhecido respectivamente como FKBP e FRB, resultando na formação de heterodímero. As proteínas de interesse podem ser fundidas com FKBP ou FRB, e a dimerização pode ser induzida pela adição de rapamicina ou análogos como o rapalog.

A equipe de Cho conjugou a colesterol oxidase mutante com FKBP. Eles ancoraram o domínio FRB às membranas usando uma sequência peptídica curta, Lyn, que direciona proteínas para a membrana plasmática. Eles alcançaram o direcionamento específico da colesterol oxidase adicionando rapalog, que induziu a dimerização de FKBP-FRB e a translocação da colesterol oxidase mutante para a membrana plasmática. A depleção de colesterol específica do local permitiu à equipe de Cho determinar inequivocamente as diferentes funções do colesterol nos folhetos citosólicos da membrana plasmática e nos lisossomas.

“O colesterol tem sido associado a vários tipos de câncer, incluindo câncer de mama e colorretal”, disse Cho. “Nossas novas ferramentas serão muito valiosas para elucidar a ligação mecanística entre os níveis de colesterol celular e o processo celular oncogênico. Isto, por sua vez, ajudará no desenvolvimento de novos medicamentos contra o câncer que modulam os processos celulares oncogênicos mediados pelo colesterol”.

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Aswathy N. Rai é ​​professor clínico assistente e coordenador de graduação no departamento de bioquímica, biologia molecular, entomologia e patologia vegetal da Mississippi State University.