Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Tóquio recorreram a conceitos da física de polímeros para entender melhor uma característica central da doença de Alzheimer: a formação de fibrilas de proteína tau. Seu trabalho revelou que essas fibrilas não aparecem de repente. Em vez disso, elas emergem após grandes aglomerados de proteínas tau começarem a se reunir em solução, um processo que se assemelha à cristalização de polímeros. Quando os cientistas interromperam esses aglomerados iniciais, as fibrilas não se formaram, sugerindo uma direção promissora para novas estratégias contra condições neurodegenerativas.
A doença de Alzheimer (DA) continua a ser um dos desafios médicos mais difíceis, especialmente à medida que as populações globais envelhecem. Cientistas há muito se concentram em farmacologia e abordagens biomédicas tradicionais. No entanto, a complexidade da DA levou os pesquisadores a explorar insights de outros campos científicos que podem abrir novos caminhos para entender a doença e desenvolver tratamentos.
Como o Comportamento dos Polímeros Ajudou a Explicar as Fibrilas da Proteína Tau
Liderada pelo Professor Rei Kurita, a equipe de pesquisa aplicou ideias sobre como os polímeros se organizam em cristais. Os polímeros, que são longas cadeias de unidades moleculares repetidas, muitas vezes não cristalizam simplesmente adicionando uma cadeia por vez. Em vez disso, eles passam por estruturas precursoras intermediárias antes de formar um cristal ordenado. Com base nesse conceito, os cientistas examinaram as proteínas tau em solução e descobriram que a formação de fibrilas (fibrilização) também é precedida por uma fase precursora. Neste caso, o precursor é uma montagem solta de proteínas tau medindo apenas dezenas de nanômetros. Técnicas como espalhamento de raios X em pequeno ângulo e análises baseadas em fluorescência confirmaram a presença dessas estruturas.
Uma descoberta crucial foi que esses precursores não são rígidos, mas, em vez disso, são aglomerados temporários e macios. Os pesquisadores conseguiram dissolvê-los alterando os níveis de cloreto de sódio na presença de heparina, um anticoagulante natural. Quando os aglomerados foram interrompidos ou impediram a formação, a solução produziu quase nenhuma fibrila tau. A equipe sugeriu que este efeito ocorre porque concentrações aumentadas de íons carregados reduzem a força da interação das proteínas tau com a heparina. Segundo sua explicação, essa mudança aumenta a “screening” eletrostática, tornando mais difícil para as moléculas se encontrarem e formarem aglomerados.
Uma Nova Direção Terapêutica para a Doença de Alzheimer e Além
Essas descobertas apontam para uma possível mudança na abordagem que os cientistas adotam para os tratamentos da DA. Em vez de tentar desmantelar as fibrilas finais, as terapias poderiam ter como objetivo impedir a fase precursora reversível antes que estruturas prejudiciais se desenvolvam. Essa abordagem poderia influenciar não apenas a pesquisa em DA, mas também os esforços para entender outras doenças neurodegenerativas, incluindo a doença de Parkinson.
Este trabalho foi apoiado pela Bolsa do Programa JST SPRING Número JPMJSP2156, pelas Bolsas do JSPS KAKENHI Números 22K07362, 25K21773, 24H00624, 22H05036, 23K21357, 25K02405, 23H00394, 23KK0133 e 20H01874, pela Bolsa do Programa JST Moonshot R&D Número JPMJMS2024 e pela Bolsa da AMED Número 24wm0625303 e 25dk0207073.
Fibrilas da Proteína Tau
As fibrilas da proteína tau são feixes anormais de proteínas tau que se assemblam dentro dos neurônios quando a tau perde sua forma e função normais. Em condições saudáveis, a tau funciona como uma viga de suporte estabilizadora, ajudando a manter os microtúbulos que permitem que nutrientes e sinais se movam através das células nervosas. Quando a tau se desdobra, ela começa a se agrupar em agregados fibrosos longos conhecidos como fibrilas. Essas estruturas interferem no sistema interno de transporte da célula e estão fortemente ligadas ao declínio cognitivo observado na doença de Alzheimer e em outras condições neurodegenerativas. Como as fibrilas crescem a partir de aglomerados iniciais de tau, os pesquisadores estão cada vez mais focados em bloquear esses passos iniciais para prevenir danos posteriores.
