Uma equipe internacional de neurocientistas, liderada pela Duke-NUS Medical School, descobriu um mecanismo que controla a reativação de células-tronco neurais, que são cruciais para reparar e regenerar células cerebrais. A pesquisa, publicada em Comunicações da Naturezaoferece um potencial estimulante para avançar na nossa compreensão e tratamento de doenças neurodegenerativas comuns, como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson.
As células-tronco neurais são a fonte das células funcionais primárias do cérebro. Após o desenvolvimento inicial do cérebro, as células-tronco neurais normalmente entram em estado dormente, conservando energia e recursos. Eles despertam apenas quando o cérebro precisa deles, como após uma lesão ou durante o exercício físico. No entanto, com a idade, menos células estaminais neurais podem ser despertadas do seu estado dormente, levando a várias condições neurológicas. Compreender como essa reativação é regulada é essencial para o desenvolvimento de tratamentos para diversas condições neurológicas.
Neste estudo, a equipe descobriu que um grupo específico de proteínas desempenha um papel essencial no “despertar” de células-tronco neurais adormecidas por meio de um processo chamado SUMOilação.
Na SUMOilação, uma pequena proteína chamada SUMO (pequeno modificador semelhante à ubiquitina) marca as proteínas alvo dentro de uma célula para influenciar sua atividade e/ou função. Essas proteínas marcadas com SUMO, descobriram os pesquisadores, desencadeiam a reativação de células-tronco neurais, permitindo-lhes contribuir para o desenvolvimento e reparo do cérebro. Por outro lado, sem a presença de proteínas SUMO, as moscas da fruta produziram um fenótipo semelhante ao da microcefalia. Este é o primeiro estudo a identificar o papel exato da família de proteínas SUMO na reativação de células-tronco neurais.
Dr. Gao Yang, pesquisador do Programa de Neurociências e Distúrbios Comportamentais da Duke-NUS e primeiro autor do estudo, comentou:
“Demonstramos pela primeira vez que a família de proteínas SUMO desempenha um papel fundamental na reativação de células-tronco neurais e no desenvolvimento geral do cérebro. Indo um passo adiante, também mostramos que quando essas proteínas estão ausentes, o desenvolvimento neuronal normal é prejudicado, com frutas moscas desenvolvendo cérebros subdimensionados, característicos da microcefalia.”
Aprofundando-se nos efeitos da SUMOilação, os pesquisadores determinaram que ela regula uma proteína chave em outra via bem conhecida, chamada Hippo. Embora se saiba que a via do hipopótamo desempenha um papel crucial nos processos celulares, como a proliferação celular, a morte celular e o tamanho dos órgãos, são conhecidos muito poucos reguladores desta via no cérebro.
Quando modificada pelo SUMO, a proteína central Warts da via Hippo, que limita o crescimento celular e evita a reativação de células-tronco neurais, torna-se menos eficaz. Isso permite que as células-tronco neurais cresçam e se dividam, formando novos neurônios que contribuem para o funcionamento do cérebro.
O professor Wang Hongyan, diretor interino do Programa de Pesquisa em Neurociências e Distúrbios Comportamentais e autor sênior do estudo, disse:
“Dado que as proteínas SUMO e a via do hipopótamo são altamente conservadas em humanos, nossas descobertas não são relevantes apenas para as moscas da fruta. Elas também são importantes para a compreensão da biologia humana. As interrupções no processo de SUMOilação e na via do hipopótamo estão ligadas a várias doenças em humanos, incluindo câncer e doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson. Nossos novos insights sobre o papel da SUMOilação no cérebro abrem novas e excitantes oportunidades para intervenções que poderiam levar a terapias direcionadas que aproveitam os poderes regenerativos do próprio corpo”.
A professora Wang e sua equipe já haviam demonstrado que as células-tronco neurais da mosca da fruta são um excelente modelo para desvendar os mistérios da dormência, reativação e regeneração neuronal.
O professor Patrick Tan, vice-reitor sênior de pesquisa da Duke-NUS, comentou:
“Esta descoberta avança a nossa compreensão de como as células funcionam e são controladas, informando o desenvolvimento de novas terapêuticas regenerativas para doenças neurodegenerativas. Ao mesmo tempo, abre novas possibilidades para o desenvolvimento de tratamentos para condições neurológicas como a microcefalia. À medida que a investigação continua, avançamos mais perto de encontrar maneiras eficazes de ajudar as pessoas com esses transtornos e melhorar sua qualidade de vida.”
