Pesquisadores do Instituto Paul Scherrer (PSI) esclareceram como a espermina – uma molécula pequena que regula diversos processos nas células do corpo – pode ajudar a prevenir doenças como Alzheimer e Parkinson. Ela torna certas proteínas inofensivas, agindo como queijo sobre macarrão, fazendo-as grudar. Essa descoberta pode ser uma aliada no combate a essas enfermidades.
Vivemos mais e, conforme envelhecemos, doenças relacionadas à idade, como Alzheimer e Parkinson, se tornam mais frequentes. Essas condições são causadas pelo acúmulo de estruturas de proteínas danificadas no cérebro, conhecidas como proteínas amiloides. Elas se parecem com fios longos, como espaguete. Até agora, não existe um tratamento eficaz que consiga prevenir ou eliminar esses acúmulos.
Espermina como protetora natural nas células
Uma molécula que está presente naturalmente no corpo, chamada espermina, oferece novas perspectivas. Em experimentos realizados por uma equipe liderada por Jinghui Luo, do Centro de Ciências da Vida do PSI, a espermina mostrou ter a capacidade de aumentar a expectativa de vida de pequenos vermes nematóides, melhorar sua movimentação na velhice e fortalecer as mitocôndrias, que são as usinas de energia das células. Os pesquisadores notaram que a espermina ajuda o sistema imunológico a eliminar depósitos danificantes de proteínas amiloides.
Esses novos resultados podem abrir portas para desenvolver novas estratégias terapêuticas contra doenças como Alzheimer e Parkinson.
Função central na regulação celular
A espermina é essencial para o funcionamento do organismo. Ela pertence a um grupo de moléculas orgânicas pequenas conhecidas como poliaminas. Identificada há mais de 150 anos, a espermina recebeu esse nome porque é encontrada em altas concentrações no sêmen. Porém, ela também está presente em muitas outras células do corpo, em especial nas que são ativas e capazes de se dividir.
A espermina favorece a movimentação e a atividade celular e desempenha um papel importante em diversos processos. Uma de suas principais funções é interagir com os ácidos nucleicos do genoma, ajudando na regulação da expressão gênica e na tradução destas em proteínas. Isso garante que as células possam crescer, se dividir e, eventualmente, morrer de forma controlada. Além disso, a espermina é fundamental em um processo celular chamado condensação biomolecular, no qual grandes moléculas, como proteínas, se separam e se agrupam em regiões semelhantes a gotículas dentro da célula, criando pequenos núcleos de reações bioquímicas importantes.
No contexto das doenças neurodegenerativas, já havia evidências de que a espermina protege as células nervosas e melhora problemas de memória relacionados à idade. Contudo, faltava um entendimento claro de como a espermina influencia esses processos nocivos. Pensar nisso pode trazer benefícios médicos.
Ajudando as células a eliminar resíduos tóxicos de proteínas
A equipe de Luo investigou mais a fundo esses mecanismos. Utilizando microscopia óptica e a técnica de espalhamento SAXS no Swiss Light Source do PSI, os cientistas analisaram as dinâmicas moleculares desses processos. Eles estudaram esses efeitos tanto em experimentos em vidro (in vitro) quanto em organismos vivos (in vivo). Para os estudos em organismos vivos, usaram o nematóide C. elegans como modelo.
Os experimentos mostraram que a espermina provoca a aglutinação de proteínas danosas, facilitando um processo celular conhecido como autofagia. Na autofagia, proteínas danificadas ou desnecessárias são envolvidas em pequenas vesículas membranosas e degradadas com segurança por enzimas, tornando-se um reciclador natural de componentes celulares.
“A autofagia é mais eficiente para lidar com aglomerados maiores de proteínas”, afirma Luo. “E a espermina é como um agente de ligação que une as filamentos. As forças elétricas entre as moléculas são fracas, organizando-as, mas não as ligando firmemente.”
Todo esse processo pode ser visualizado como um prato de espaguete. “A espermina é como o queijo que liga as longas e finas massas, sem colá-las, facilitando a digestão”, completa Luo.
Trabalhando em busca da combinação certa
A espermina parece desempenhar um papel em outras doenças, como o câncer. Mais pesquisas são necessárias para entender os mecanismos envolvidos nessas condições. Assim, tratamentos baseados na espermina poderiam se tornar opções viáveis. Além dela, há muitas outras poliaminas que realizam funções importantes no organismo e, por isso, são de interesse médico. A pesquisa nessa área tem grande potencial.
“Se compreendermos melhor os processos envolvidos,” diz Luo, “podemos cozinhar pratos mais saborosos e fáceis de digerir, pois saberemos exatamente quais ingredientes são necessários e em quais quantidades para realçar o sabor.”
A inteligência artificial (IA) também está sendo utilizada nesse estudo, pois consegue calcular combinações promissoras de “ingredientes” de forma mais rápida, com base em todos os dados disponíveis. Luo destaca que técnicas de medição de espalhamento em tempo resolvido e imagens de alta resolução, que capturam processos em tempo real, são essenciais para este trabalho e para estudos futuros. Fora do PSI, essas técnicas estão disponíveis apenas em algumas outras instalações de sinocrotrons no mundo.
Com isso, a pesquisa sobre a espermina continua se expandindo, mostrando caminhos que podem levar a novos entendimentos sobre o funcionamento das células e o tratamento de doenças desafiadoras como Alzheimer e Parkinson.