Pesquisadores nos EUA desenvolveram uma nova técnica de microscopia óptica que oferece novos insights sobre as placas amilóides, características de distúrbios neurodegenerativos, como Alzheimer e doença de Parkinson. Uma melhor compreensão dessas proteínas agrupadas ou dobradas pode ajudar a desenvolver novas terapias, afirmam os cientistas.
Os amiloides são agregados proteicos anormais insolúveis que foram associados ao desenvolvimento de várias doenças, incluindo diabetes e condições neurológicas, como a doença de Alzheimer, Parkinson e Huntington. Embora a maioria das proteínas amilóides possa ser não tóxica, elas se tornam problemáticas quando formam depósitos fibrosos ou placas ao redor das células e interrompem sua função normal. No cérebro, o desdobramento e a concentração de amiloides podem matar muitos neurônios.
A compreensão da estrutura subjacente dessas placas pode pavimentar o caminho para o desenvolvimento de terapias eficazes contra essas doenças. Agora, pesquisadores da Universidade de Washington, em St. Louis, desenvolveram uma nova técnica de microscopia óptica que mede a localização e a orientação de moléculas únicas nesses agregados de proteínas amilóides, revelando detalhes em nanoescala sobre suas estruturas.
“Precisamos de tecnologias de imagem que possam observar esses movimentos moleculares nos sistemas vivos para entender os mecanismos biológicos fundamentais da doença”, explica Matthew Lew, que liderou a pesquisa. “Doenças amilóides e do tipo príon, como Alzheimer, Parkinson e diabetes, são nossos primeiros alvos para essa tecnologia, mas vemos que ela também é aplicada em muitas outras áreas”.
As proteínas amilóides têm a capacidade de serem coradas por certos corantes fluorescentes. E, como não há ligação artificial entre as sondas fluorescentes e as superfícies amilóides, a orientação de ligação das sondas pode potencialmente fornecer informações sobre a estrutura e organização das proteínas amilóides.
Os pesquisadores criaram uma métrica de desempenho para caracterizar até que ponto várias técnicas de microscopia mediram as orientações desses corantes fluorescentes. No trabalho descrito na revista Optica, eles relatam que um microscópio que divide a luz de fluorescência em dois canais de polarização fornece medidas de orientação práticas e superiores.
O novo método de microscopia de super-resolução permite medir não apenas a localização da fluorescência, mas também características como polarização, que são ignoradas na maioria das outras abordagens de microscopia.
“A métrica que desenvolvemos calcula o desempenho de um projeto de microscópio específico 1000 vezes mais rápido do que antes”, explica Tingting Wu. “Medindo as orientações de moléculas únicas ligadas a agregados amilóides, o microscópio selecionado nos permitiu mapear diferenças na organização da estrutura amilóide que não podem ser detectadas pelos microscópios de localização padrão.”
Os pesquisadores quantificaram como as orientações das moléculas fluorescentes (vermelho do Nilo) variavam cada vez que uma ligação a uma proteína amilóide. As diferenças nesses comportamentos de ligação podem ser atribuídas às diferenças de estrutura entre os agregados amilóides. Como o método fornece informações de molécula única, os pesquisadores puderam observar diferenças em nanoescala entre as estruturas amilóides.
“Na microscopia óptica e na imagem, cientistas e engenheiros têm pressionado os limites da imagem para serem mais rápidos, sondar mais fundo e ter maior resolução”, diz Lew. “Nosso trabalho mostra que é possível lançar luz sobre processos fundamentais da biologia, concentrando-se na orientação molecular, que pode revelar detalhes sobre o funcionamento interno da biologia que não pode ser visualizado pela microscopia tradicional”.
Os pesquisadores observam que sua configuração de microscopia usava peças disponíveis comercialmente, acessíveis a qualquer pessoa que realizasse microscopia de super-resolução de molécula única. Em seguida, eles planejam monitorar estruturas amilóides durante horas e dias para observar mudanças em nanoescala à medida que se desenvolvem e se organizam. Estudos de longo prazo de agregados amilóides podem revelar novas informações sobre como as proteínas amilóides são organizadas e com que rapidez elas crescem ou se dissolvem espontaneamente, diz a equipe.
Publicado em 24/06/2020 10h21
Artigo original:
Achou importante? Compartilhe!
Assine nossa newsletter e fique informado sobre Astrofísica, Biofísica, Geofísica e outras áreas. Preencha seu e-mail no espaço abaixo e clique em “OK”: