doi.org/10.1126/science.adm7607
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#Profundo
Pesquisadores da UC San Diego descobriram que os ctenóforos no fundo do mar têm adaptações lipídicas únicas, chamadas de “homeocurvatura”, permitindo a sobrevivência em altas pressões
Pesquisadores da UC San Diego descobriram que os ctenóforos nas profundezas do mar têm adaptações lipídicas únicas, chamadas de “homeocurvatura”, permitindo a sobrevivência em altas pressões.
Estas descobertas podem ajudar a compreender doenças como a doença de Alzheimer, onde lípidos semelhantes desempenham um papel.
O mar profundo é um dos ambientes mais hostis do planeta.
A temperatura é congelante, não há luz e a pressão extrema pode esmagar os seres humanos.
Os animais que vivem nestas profundezas desenvolveram adaptações biofísicas especializadas para sobreviver a estas condições adversas.
Para investigar essas adaptações e como elas se desenvolveram, uma equipe de pesquisadores liderada pelo professor assistente de química e bioquímica da Universidade da Califórnia em San Diego, Itay Budin, estudou as membranas celulares dos ctenóforos, também conhecidos como geleias de pente.
No seu estudo, publicado recentemente na Science, descobriram que os ctenóforos têm estruturas lipídicas únicas que lhes permitem viver sob intensa pressão.
Desvendando o mistério da adaptação lipídica: Embora as geleias de favo se assemelhem às águas-vivas, elas não estão intimamente relacionadas.
Compreendendo o filo Ctenophora, esses predadores podem crescer até o tamanho de uma bola de vôlei e viver em oceanos ao redor do mundo em várias profundidades, desde a superfície até o fundo do mar.
As membranas celulares possuem finas camadas de lipídios e proteínas que precisam manter certas propriedades para que as células funcionem adequadamente.
Embora se saiba há décadas que alguns organismos adaptaram os seus lípidos para manter a fluidez no frio extremo, chamada adaptação homeoviscosa, não estava claro como os organismos que vivem nas profundezas do mar se adaptaram à pressão extrema e se a adaptação à pressão foi a mesma que a adaptação para frio.
Budin estava estudando a adaptação homeoviscosa em bactérias E.coli, mas quando Steven Haddock, cientista sênior do Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI), perguntou se os ctenóforos tinham a mesma adaptação homeoviscosa para compensar a pressão extrema, Budin ficou intrigado.
Organismos complexos possuem diferentes tipos de lipídios
Os humanos têm milhares deles: o coração tem outros diferentes dos pulmões, que são diferentes dos da pele, e assim por diante.
Eles também têm formatos diferentes: alguns são cilíndricos e outros têm formato de cone.
Descoberta da Homeocurvatura em Ctenóforos
Para responder se os ctenóforos se adaptavam ao frio e à pressão através do mesmo mecanismo, a equipe precisava controlar a variável temperatura.
Jacob Winnikoff, principal autor do estudo que trabalhou no MBARI e na UC San Diego, analisou ctenóforos coletados em todo o hemisfério norte, incluindo aqueles que viviam no fundo do oceano na Califórnia (frio, alta pressão) e aqueles da superfície de o Oceano Ártico (frio, pressão mais baixa).
Acontece que os ctenóforos desenvolveram estruturas lipídicas únicas para compensar a pressão intensa, separadas daquelas que compensam o frio intenso, – afirmou Budin.
Tanto é assim que a pressão é realmente o que mantém as membranas celulares unidas.
– Os pesquisadores chamam essa adaptação de homeocurvatura – porque a forma curva dos lipídios se adaptou ao habitat único dos ctenóforos.
No fundo do mar, os lipídios em forma de cone evoluíram para formas cônicas exageradas.
A pressão do oceano neutraliza o exagero, de modo que a forma lipídica é normal, mas apenas nessas pressões extremas.
Quando os ctenóforos do fundo do mar são trazidos à superfície, o formato exagerado do cone retorna, as membranas se separam e os animais se desintegram.
Implicações médicas potenciais da pesquisa em alto mar
As moléculas com formato de cone exagerado são um tipo de fosfolipídio chamado plasmalogênios.
Os plasmalogênios são abundantes no cérebro humano e sua abundância decrescente geralmente acompanha a diminuição da função cerebral e até mesmo doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer.
Isto os torna muito interessantes para cientistas e pesquisadores médicos.
Uma das razões pelas quais escolhemos estudar os ctenóforos é porque seu metabolismo lipídico é semelhante ao dos humanos”, afirmou Budin.
E embora não tenha ficado surpreso ao encontrar plasmalogênios, fiquei chocado ao ver que eles representam até três quartos da contagem lipídica de um ctenóforo de águas profundas.- Para testar ainda mais essa descoberta, a equipe voltou à E.coli , conduzindo dois experimentos em câmaras de alta pressão: um com bactérias inalteradas e um segundo com bactérias que foram bioengenhadas para sintetizar plasmalogênios.
Enquanto a E.coli inalterada morreu, a cepa de E.coli contendo plasmalogênios prosperou.
Esforços Colaborativos e Direções Futuras
Estas experiências foram conduzidas ao longo de vários anos e com colaboradores de múltiplas instituições e disciplinas.
Na UC San Diego, além de Budin, cujo grupo conduziu os experimentos de biofísica e microbiologia, o laboratório do Distinto Professor de Química e Bioquímica Edward Dennis conduziu análises lipídicas por espectrometria de massa.
Biólogos marinhos do MBARI coletaram ctenóforos para estudar, enquanto físicos da Universidade de Delaware realizaram simulações de computador para validar o comportamento da membrana em diferentes pressões.
Budin, que está interessado em estudar como as células regulam a produção de lipídios, espera que esta descoberta leve a novas investigações sobre o papel que os plasmalogênios desempenham na saúde e nas doenças do cérebro.
Acho que a pesquisa mostra que os plasmalogênios têm propriedades biofísicas realmente únicas”, disse ele.
Então agora a questão é: como essas propriedades são importantes para o funcionamento de nossas próprias células? Acho que essa é uma mensagem para levar.-
Publicado em 25/07/2024 17h31
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