Pesquisadores que revelaram mecanismo de transporte celular ganham Nobel de Medicina

Cada célula do corpo humano funciona como uma fábrica, que produz uma série de moléculas e as distribui para o resto do corpo. Algumas células, por exemplo, são responsáveis por produzir a insulina e a liberar na corrente sanguínea. Entre o processo de fabricação e entrega da substância, no entanto, existe um mecanismo de transporte extremamente preciso, que garante que a carga seja liberada na hora e no local exatos. O Prêmio Nobel de Medicina de 2013 foi entregue nesta segunda-feira, em Estocolmo, para três cientistas que revelaram como, exatamente, esse complexo mecanismo de transporte funciona.

O pesquisador americano Randy Schekman descobriu quais genes são necessários para que o mecanismo funcione corretamente. James Rothman, outro americano, revelou como funcionam as proteínas que fazem com que as moléculas sejam entregues em seus alvos exatos. E o alemão Thomas Südhof mostrou quais os sinais químicos que induzem as cargas a serem liberadas no momento certo, com a precisão de um relógio. Juntos, revelaram a complexa maquinaria que faz com que as células cumpram sua função no corpo humano.

Perfil

JAMES ROTHMAN

James E. Rothman nasceu em 1950 na cidade de Haverhill , nos Estados Unidos. Ele recebeu seu PhD na Faculdade de Medicina de Harvard em 1976, mas iniciou as pesquisas que levariam ao Nobel na Universidade de Stanford em 1978. Em 2008 , Rothman passou a lecionar na Universidade de Yale, onde é diretor do Departamento de Biologia Celular .

RANDY SCHEKMAN

Randy W. Schekman nasceu 1948, em St Paul , nos Estados Unidos. Ele obteve seu doutorado na Universidade de Stanford em 1974, sob a supervisão de Arthur Kornberg (vencedor do Prêmio Nobel de 1959), no mesmo departamento em que Rothman se juntou alguns anos mais tarde . Em 1976, Schekman se transferiu para o corpo docente da Universidade da Califórnia, em Berkeley, onde atualmente é professor do Departamento de Biologia Molecular e Celular.

THOMAS SUDHOF

Thomas C. Südhof nasceu em 1955 em Gotinga, na Alemanha. Ele estudou na Universidade de Gotinga, onde recebeu o doutorado em 1982. Após se mudar para os Estados Unidos, Südhof se tornou pesquisador do Instituto Médico Howard Hughes em 1991 e foi nomeado professor de Fisiologia Molecular e Celular da Universidade de Stanford em 2008.

Os pesquisadores costumam comparar o interior da célula com um porto grande e muito movimentado, onde uma série de cargas é transportada de um lado para outro e precisam ser entregues nos contêineres e barcos corretos. Para que isso ocorra, é necessário um sistema de transportes milimetricamente planejado, do contrário as cargas são enviadas nas direções erradas ou simplesmente ficam paradas, acumulando-se indefinidamente. Do mesmo modo, as células são compostas por uma série de componentes diferentes, chamados organelas, que precisam produzir e receber moléculas em momentos exatos. O transporte dessas moléculas é realizado por pequenas estruturas em formato de bolha – chamadas de vesículas – que são capazes de se fundir com as diversas organelas no interior da célula, liberando a carga.

Se a entrega não for feita na localização e no tempo precisos, isso pode dar origem a uma série de disfunções, como o diabetes, doenças neurológicas ou distúrbios imunológicos. Os neurônios, por exemplo, produzem moléculas chamadas neurotransmissores, que são usadas para se comunicar com outras células nervosas e transmitir seus sinais adiante. Se eles não conseguirem realizar essa transmissão no momento certo, não conseguem cumprir com sua própria razão de existir.

Congestionamento celular – Randy Schekman era fascinado pelo modo como esse transporte funciona e, nos anos 1970, começou a estudar sistemas onde ele não funcionava direito e entrava em colapso. Para isso, analisou uma linhagem de leveduras com um problema genético, que fazia com que seu sistema de transportes se parecesse com o de uma cidade mal planejada, no qual os carros começavam se acumular indefinidamente, num imenso congestionamento. Dentro das leveduras, as vesículas passavam a se empilhar, sem conseguir chegar a seu destino.

Schekman descobriu que a causa desse “congestionamento” era genética e passou a estudar o DNA das células em busca dos culpados. Ele conseguiu identificar três classes de genes responsáveis por controlar aspectos diferentes do transporte celular, ajudando a revelar como o processo era regulado.

James Rothman realizou suas pesquisas nas décadas seguintes, durantes os anos 1980 e 1990. Ele estudava o transporte dentro das células de mamíferos e, mais precisamente, o mecanismo pelo qual as vesículas realizavam a entrega de suas cargas. Os pesquisadores já sabiam que, para fazer isso, elas precisavam se fundir com seus alvos, fossem eles outras organelas no interior da célula ou a própria membrana exterior. O que Rothman descobriu foi a existência de um grande complexo de proteínas que permite essa fusão, fazendo com que as duas membranas se juntassem como uma espécie de zíper.

Ele também revelou que o fato de existirem muitas organelas diferentes no interior da célula, cada uma com membrana diferente, fazia com as vesículas possuíssem diversas cadeias de proteínas, garantindo que elas só se fundissem em combinações específicas, e as cargas fossem entregues somente nos locais planejados. Os pesquisadores ficaram surpresos ao entender que as proteínas descobertas por Rothman eram criadas, justamente, por alguns dos genes revelados por Schekman, mostrando que o sistema de transporte intracelular tem uma origem extremamente antiga, anterior tanto ao homem quanto às leveduras.

Relógio suíço – O alemão Thomas Südhof estudava o mecanismo pelo qual as células nervosas se comunicavam umas com as outras. Ele sabia que os neurotransmissores eram produzidos no interior das células e carregados pelas vesículas, que se fundiam com a membrana no exterior do neurônio usando o mecanismo descrito por Rothman e Schekman. O que o fascinava, no entanto, era o fato de os neurotransmissores só serem liberados no momento exato em que o neurônio desejava passar seu sinal para o vizinho. Se a transmissão acontecesse antes ou depois, a comunicação enfrentaria sérias dificuldades.

Nos anos 1990, os pesquisadores já sabiam que íons de cálcio estavam, de alguma forma envolvidos nesse processo, o que levou Südhof a procurar no interior das células por proteínas que fossem sensíveis ao cálcio. Assim, ele acabou encontrando mecanismos moleculares que respondiam de forma imediata ao aumento de íons de cálcio dentro dos neurônios, levando rapidamente à fusão das vesículas com a membrana no exterior da célula. Desse modo, conseguiu explicar como os neurônios fazem com que seus neurotransmissores sejam entregues no momento exato em que precisam se comunicar.

Juntos, os três pesquisadores agraciados com o Nobel de Medicina descreveram o mecanismo extremamente preciso de transporte celular, que permite que as moléculas sejam carregadas no interior das células e entregues nos locais certos, nos momentos certos. Sem o sistema descrito, as células entrariam em colapso, e a existência do homem seria impossível.