Cientistas revelam um sistema de alarme oculto dentro de suas células

Os ribossomos são mais conhecidos como construtores de proteínas das células. Eles se ligam ao mRNA e viajam ao longo dele, interpretando o código genético e ligando aminoácidos para formar novas proteínas. O seu papel, no entanto, vai além da produção de proteínas básicas. Os ribossomos também ajudam a detectar o estresse celular e podem desencadear ações protetoras quando a célula encontra condições prejudiciais. Uma equipe internacional liderada pelo professor Roland Beckmann do Gene Center Munich da LMU identificou agora as principais etapas que iniciam esse processo de sinalização de estresse. Os resultados foram publicados na Nature.

Como o estresse perturba a produção de proteínas

A síntese de proteínas é extremamente sensível a interrupções como aminoácidos limitados, mRNA danificado ou infecções virais. Essas formas de estresse interferem na leitura normal do mRNA e podem fazer com que os ribossomos parem e colidam uns com os outros. Quando ocorrem colisões, elas desencadeiam o que é conhecido como resposta ao estresse ribotóxico (RSR). Esta resposta ativa vias que reparam o dano ou, se necessário, iniciam a morte celular programada.

Investigando ZAK com bioquímica e microscopia crioeletrônica

A proteína ZAK – a chamada quinase, isto é, uma enzima que ativa outras moléculas transferindo-lhes um grupo fosfato – desempenha um papel central no controle desta resposta ao estresse. Até agora, não estava claro como o ZAK detecta ribossomos que colidiram e usa essa informação para ativar vias de sinalização. Ao combinar experimentos bioquímicos com microscopia crioeletrônica, o grupo de pesquisa demonstrou que as colisões de ribossomos servem como a principal pista de ativação do ZAK.

Os cientistas identificaram como o ZAK se liga aos ribossomos e quais características estruturais dos ribossomos colididos são necessárias para sua ativação. Eles descobriram que o ZAK interage com proteínas ribossômicas específicas, fazendo com que regiões específicas do ZAK dimerizem, o que significa que duas cópias da proteína se emparelham. Este emparelhamento inicia a cascata de sinalização celular.

Por que compreender o ZAK é importante

“Uma compreensão mais profunda destes mecanismos é importante por diversas razões”, diz Beckmann. Segundo ele, o ZAK funciona num dos estágios iniciais da resposta ao estresse, portanto, aprender como ele reconhece colisões de ribossomos oferece informações valiosas sobre como as células detectam distúrbios com velocidade notável. Também ajuda a explicar como o controle de qualidade ribossômico, as redes de sinalização a jusante e o sistema imunológico coordenam suas respostas.

O ZAK também é de relevância médica, uma vez que a atividade anormal do ZAK está ligada a doenças inflamatórias e estresse ribossômico persistente. “Nossas descobertas iluminam assim um princípio central da biologia do estresse eucariótico”, diz Beckmann. “A própria máquina de tradução serve aqui como uma plataforma de vigilância a partir da qual os sinais de estresse global são iniciados”.