Moscas da fruta revelam função normal dum gene mutado na ataxia espinocerebelosa tipo 7 (SCA7)
As interrupções aglomeradas de proteínas mutantes são muitas vezes culpadas
pelo entupimento das células e interferir com a função cerebral em pacientes
com doenças neurodegenerativas conhecidas como ataxias espinocerebelosas. Mas
um novo estudo em moscas da fruta sugere que para pelo menos uma dessas
doenças, as proteínas defeituosas podem não precisar de formar aglomerados para
fazer mal.
O estudo centra-se na ataxina-7, o gene que é uma mutação em pacientes com ataxia espinocerebelosa tipo 7 (SCA-7). Investigadores liderados pelos investigadores Jerry Workman, pH.d. e Susan Abmayr, pH.d., no Instituto Stowers para a Investigação Médica descobriram que as moscas de fruta a que falta a ataxina-7 têm neurodegeneração no cérebro e o olho — em paralelo com os efeitos da doença humana. "A suposição tem sido de que a doença é causada por proteínas agregadas", diz Workman. "Mas na mosca mutante, não há proteínas agregadas. Não há nenhuma proteína solúvel. Não existe mesmo. A falta de ataxina-7 causa neurodegeneração na mosca da fruta."
Workman e Abmayr não se propuseram a estudar a ataxina-7. Por mais de uma
década, a equipa de marido e mulher investigaram como um grande complexo de
proteínas chamado SAGA, que ajuda a controlar a atividade genética em
organismos até aos humanos, influencia os processos de desenvolvimento. O laboratório
de Workman descobriu o complexo na levedura na década de 1990. Em moscas da
fruta, cerca de 20 proteínas diferentes reúnem-se para formar SAGA, que
modifica o empacotamento do ADN de várias maneiras para influenciar a atividade
de milhares de genes.
Quando Vikki Weake, pH.d., uma antiga investigadora de pós-doutoramento no
laboratório de Workman, começou a investigar os componentes da mosca da fruta
do complexo SAGA, ela descobriu uma proteína que anteriormente não tinha sido
estudada nas moscas de fruta. O investigador de pós-doutoramento Ryan Mohan,
pH.d., focou a sua atenção nessa proteína e através dos resultados de bases de
dados genéticos, descobriu uma semelhança com a ataxina-7 humana.
A ataxina-7 é um de vários genes associados a doenças neurodegenerativas,
incluindo a doença de Huntington e outras ataxias espinocerebelosas. Estes
genes às vezes desenvolvem uma “gaguez” genética na qual um segmento de três
letras do código de ADN é repetido várias vezes. "Não se sabe como isso
afeta a atividade da proteína," diz Abmayr. "Mas o que se sabe é que
pode causar agregação." A expansão no código genético leva a proteínas
contendo cadeias longas e redundantes de um único aminoácido chamado glutamina,
explica. Estas proteínas anormais são propensas a agregar uma com a outra, no
interior das células.
A ataxina-7 era conhecida por se agregar nas células dos pacientes com
SCA-7, mas não havia nenhuma evidência direta ligando os agregados à
neurodegeneração. Então, quando a equipa se deparou com uma versão da ataxina-7
em moscas da fruta, viram uma oportunidade para aprender mais.
Mohan diz que a maioria dos estudos sobre as ataxinas e proteínas
relacionadas tinham-se centrado sobre os efeitos das versões expandidas
poliglutamina, em vez da função das proteínas inalteradas. "Pensei que
isso era parte de um complexo de proteínas maior que regulava muitos, muitos
genes, e eu pensei que era importante descobrir o que a proteína normalmente
faz para regular o complexo", diz ele. "A partir dessa posição, eu
poderia considerar como uma inserção poliglutamina poderia perturbar essas
funções."
Mohan realizou detalhadas análises bioquímicas para entender melhor como a
perda de ataxina-7 afeta o complexo SAGA. As suas experiências mostraram que a
ataxina-7 âncora um dos módulos enzimáticos do complexo, que é responsável pela
remoção de marcadores químicos chamados ubiquitina de embalagens de proteínas
do ADN. Sem a ataxina-7, este módulo cai fora do complexo. Por conta própria, o
módulo solto torna-se hiperativo, removendo demasiados marcadores ubiquitina.
Isto pode levar a uma desregulação genética. Os cientistas estão a planear
novas experiências para descobrir quais os genes que são afetados quando a ataxina-7
pára de funcionar.
De seguida, Mohan geneticamente criou moscas sem qualquer ataxina-7. Sem a
proteína, a maioria das moscas morreram ainda embriões. Aquelas que
sobreviveram até à idade adulta tinham problemas de movimento, demonstrados
pela sua incapacidade de escalar. Quando os cientistas olharam para a estrutura
dos neurónios no cérebro e os olhos dos insetos, eles viram que enquanto o
tecido em moscas muito jovens era mais ou menos intacto, os problemas
desenvolveram-se rapidamente. "Inicialmente elas até que estão bem, mas
depois de alguns dias vemos degeneração maciça no cérebro e o olho,",
explica Abmayr. Efeitos similares foram vistos em moscas cujo gene da ataxina-7
foi desligado apenas nas células do cérebro e olhos. A neurodegeneração que os
cientistas observaram foi semelhante ao que outros investigadores tinham
encontrado em moscas produzindo uma proteína ataxina-7 humana com expansão
poliglutamina.
"Isto lança uma nova luz sobre o que pensamos que poderia ser a causa
do fenótipo da doença SCA7," diz Abmayr. "Os problemas associados com
a doença podem ser porque estas poliglutaminas realmente derrotam a função da
proteína ataxina-7".
A mosca da fruta tem o potencial para revelar mais sobre o papel da ataxina-7
na doença, dizem os cientistas, que estão a planear criar uma mosca mutante cuja
ataxina-7 contenha uma expansão poliglutamina. "Esperemos que, com uma
combinação de bioquímica e genética, possamos descobrir quanto da
neurodegeneração vem do fato de não se ter a proteína ataxina-7 normal, e
quanto é por causa da proteína agregada”, diz Abmayr.
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