Cientistas japoneses descobriram como uma proteína chamada Xkr4 é ativada por íons de cálcio para sinalizar às células do sistema imunológico para ajudá-las a limpar as células mortas. Esta descoberta mostra um papel único para o cálcio nas membranas celulares e pode fornecer novos insights sobre os mecanismos de limpeza celular. Os cientistas descobriram que o cálcio extracelular medeia a ativação de uma proteína de membrana que agita uma bandeira que sinaliza a morte celular.
Uma equipe de pesquisa co-liderada por cientistas do Instituto de Ciência Integrada de Materiais Celulares (iCeMS) da Universidade de Kyoto, no Japão, revelou o mecanismo de como as células mortas ativam uma proteína que desencadeia um sinal "coma-me" das células do sistema imunológico para limpar os detritos celulares. Essas descobertas foram publicadas recentemente na revista Nature Communications.
Esta proteína é chamada Xkr4 e é uma das proteínas da família Xkr na membrana celular. Xkr4 interrompe o fosfolipídio fosfatidilserina do interior da membrana celular (normalmente localizado dentro da membrana celular) para o exterior da membrana celular. A transferência de fosfatidilserina para o exterior da membrana celular é um sinal de que a célula está prestes a morrer e também é um sinal que atrai fagócitos para engolir os detritos.
Processo de ativação do Xkr4
Os investigadores descobriram anteriormente que, para se tornar um disruptor de fosfatidilserina, a cauda citoplasmática C-terminal do Xkr4 deve primeiro ser clivada para formar um dímero com outro Xkr4 e expor um local de ligação. Este local de ligação é então ligado a outro fragmento de proteína denominado XRCC4.
No entanto, em ambientes experimentais, a ligação do XRCC4 ao Xkr4 por si só não é suficiente para ativar o Xkr4. Isso sugere que outros ingredientes são necessários.
O papel dos íons cálcio
A equipe de pesquisa japonesa descobriu que os íons de cálcio são necessários para ativar o Xkr4. Os íons de cálcio com carga positiva fora do ambiente celular ligam-se a três aminoácidos com carga negativa nas duas “hélices” da proteína Xkr4. Esta combinação leva o Xkr4 de um estado intermediário para um estado totalmente ativado.
“Descobrimos que o cálcio extracelular atua como uma cola molecular para a hélice transmembrana Xkr4, ativando Xkr4”, explica o bioquímico do iCeMS Jun Suzuki.
Efeitos inesperados do cálcio e pesquisas futuras
Surpreendentemente, sabe-se que o cálcio extracelular está envolvido na regulação da atividade das proteínas no ambiente intracelular e extracelular, mas não na própria membrana celular. "Descobrimos inesperadamente que o cálcio extracelular penetra na região transmembrana da proteína e conecta as duas hélices transmembrana", disse Suzuki.
O estudo também sugere que os íons cálcio podem ser importantes para ativar outros membros da família de proteínas Xkr, especificamente Xkr8 e Xkr9, o que poderia ajudar a elucidar o mecanismo de ação dessas e de outras proteínas enzimáticas embaralhadas.
Os próximos passos da equipe serão estudar a função do Xkr4 nas células nervosas e explorar seu papel no cérebro.
Referência Panpan Zhang, Masahiro Maruoka, Ryo Suzuki, Hikaru Katani, Yu Dou, Daniel M. Packwood, Hidetaka Kosako, Motomu Tanaka e Jun Suzuki publicadas na Nature Communications em 11 de setembro de 2023: "O cálcio extracelular atua como um adesivo molecular para hélices transmembrana para ativar o disruptor Xkr4"
DOI:10.1038/s41467-023-40934-2
Fonte compilada: ScitechDaily