Pesquisadores de Bonn usam nanocorpos para elucidar a formação de poros pela gasdermina D nas membranas celulares
A formação de poros por uma proteína específica, a gasdermina D, desempenha um papel fundamental nas reações inflamatórias. Durante sua ativação, uma parte inibitória é dividida. Mais de 30 fragmentos de proteínas restantes se combinam para formar grandes poros na membrana celular, que permitem a liberação de mensageiros inflamatórios. Como os métodos para estudar estes processos em células vivas têm sido até agora inadequados, a sequência de oligomerização, formação de poros e incorporação de membrana permanece obscura. Uma equipa de investigação internacional liderada pelo Hospital Universitário de Bona (UKB) e pela Universidade de Bona conseguiu responder a esta questão com a ajuda de fragmentos de anticorpos, os chamados nanocorpos, que identificaram. Eles esperam que isso leve a potenciais aplicações terapêuticas. Seus resultados foram publicados na revista “Nature Communications”.
Os inflamassomas, grandes complexos multiproteicos do sistema imunológico inato, ativam e controlam reações inflamatórias em nosso corpo. Uma etapa importante da cascata de sinalização por eles desencadeada é a clivagem da proteína gasdermina D (GSDMD). A parte ativa do GSDMD, o chamado domínio N-terminal (NTD), pode então formar poros nas membranas celulares, que por um lado permitem a liberação de citocinas pró-inflamatórias e, por outro lado, desencadeiam a piroptose – uma forma de morte celular que alimenta ainda mais a inflamação. “Mas como e onde exatamente o GSDMD se acumula nos poros, e se esta etapa pode ser inibida, não estava claro anteriormente”, diz o Prof. Florian I. Schmidt do Instituto de Imunidade Inata do UKB, que é membro do Cluster of Excellence ImmunoSensation2 e a Área de Pesquisa Transdisciplinar (TRA) “Vida e Saúde” da Universidade de Bonn.
Para esclarecer essas questões em aberto, a equipe de pesquisa do Prof. Schmidt usou inibidores de proteínas derivados de anticorpos específicos encontrados em alpacas. Esses chamados nanocorpos são cerca de dez vezes menores que os anticorpos normais. Ao ligarem-se às proteínas, podem perturbar a sua função ou marcar certas moléculas e, assim, torná-las visíveis. Os pesquisadores de Bonn identificaram seis nanocorpos contra o GSDMD. Em seu estudo, eles introduziram a informação genética de dois representantes em macrófagos humanos, que pertencem aos glóbulos brancos.
Nenhuma formação de poros na membrana celular sem oligomerização
“Descobrimos que os nanocorpos inibem a formação de poros e, assim, previnem a morte celular e a liberação de citocinas”, diz a primeira autora Lisa Schiffelers, doutoranda na Universidade de Bonn no grupo de trabalho do Prof. Os pesquisadores de Bonn também determinaram como isso funciona: Os nanocorpos evitam a oligomerização do GSDMD NTD – o que significa que as subunidades individuais não se combinam para formar uma estrutura maior. Por outro lado, eles não impedem a inserção do GSDMD NTD na membrana celular. “Isso nos permite concluir que o GSDMD NTD primeiro se intercala na membrana celular e só depois se oligomeriza”, diz Schiffelers. Os pesquisadores de Bonn também conseguiram identificar a membrana alvo sem sombra de dúvida. “O GSDMD NTD se insere na membrana plasmática, ou seja, na membrana mais externa da célula, como já suspeitávamos, mas não inicialmente nas mitocôndrias, como postulado em outro lugar”, diz o Prof. Foi muito surpreendente para os pesquisadores de Bonn que os nanocorpos também inibem a morte celular dos macrófagos quando são adicionados externamente como uma proteína purificada. “Isso ocorre porque uma primeira rodada de poros formados permite que os nanocorpos entrem na célula. Aí, a formação adicional de poros é evitada, enquanto os próprios processos da célula removem os poros existentes”, diz Schiffelers.
Os investigadores de Bona, que apresentaram um pedido de patente pendente para nanocorpos GSDMD, assumem que estes resultados mostram uma forma conceptual pela qual os nanocorpos que actuam sobre GSDMD também podem ser utilizados para tratar doenças baseadas na formação de poros e piroptose. Isso inclui sepse e muitas outras doenças autoinflamatórias. “No entanto, como nossos nanocorpos só reconhecem GSDMD humano e não GSDMD de camundongos, eles ainda não foram testados em experimentos com animais. Somente com eles podemos realmente testar se esses anticorpos são terapeuticamente eficazes”, diz o Prof. “Entretanto, também descobrimos nanocorpos contra GSDMD de camundongos que nos permitirão realizar precisamente esses testes. Este é objeto de pesquisas em andamento.”
