Os cientistas descobriram um mecanismo de “suicídio” nos receptores dos canais iônicos que sentem calor e dor. A capacidade de detectar com precisão o calor e a dor é crítica para a sobrevivência humana. No entanto, os mecanismos moleculares por trás da forma como o nosso corpo reconhece estes perigos têm sido um mistério para os cientistas.

Agora, pesquisadores da Universidade de Buffalo descobriram os fenômenos biológicos complexos que impulsionam essas funções críticas. Sua pesquisa, publicada recentemente no Proceedings of the National Academy of Sciences, revela uma resposta de “suicídio” até então desconhecida e completamente inesperada em receptores de canais iônicos, explicando o complexo mecanismo de sensibilidade à temperatura e à dor. Esta pesquisa poderia ser usada para desenvolver analgésicos mais eficazes.

"A razão pela qual somos sensíveis a altas temperaturas é óbvia. Precisamos distinguir o que é frio e o que é quente para que possamos ser avisados ​​quando nossos corpos estão prestes a estar em perigo", disse o Dr. Qin Feng, autor correspondente do estudo e professor de fisiologia e biofísica na Escola de Medicina e Ciências Biomédicas Jacobs da Universidade de Columbia.

Portanto, não é possível separar a sensibilidade à temperatura e à dor.

Qin disse: "Os receptores que detectam a temperatura também medeiam a condução de sinais de dor, como o calor prejudicial. Portanto, esses receptores que detectam a temperatura também são um dos alvos mais críticos para o tratamento da dor. Compreender como eles funcionam é o primeiro passo no desenvolvimento de uma nova geração de novos analgésicos com menos efeitos colaterais".

Os pesquisadores da Universidade de Columbia se concentraram em uma família de canais iônicos chamados canais TRP (potencial de receptor transitório), especificamente TRPV1, que é um receptor ativado pela capsaicina, o ingrediente picante da pimenta malagueta. Estes são receptores cutâneos localizados nas terminações dos nervos periféricos da pele.

No entanto, comprovar a termossensibilidade destes receptores tem sido um desafio. Qin explicou que as proteínas absorvem calor e o convertem em uma forma de energia chamada mudança de entalpia, que está relacionada a mudanças na conformação das proteínas. Quanto maior a sensibilidade à temperatura do receptor, maior deve ser a mudança de entalpia.

Ele e seus colegas desenvolveram anteriormente um medidor de temperatura ultrarrápido para detectar a ativação de sensores de temperatura em tempo real. Os investigadores estimam que a sua energia de activação é grande, quase uma ordem de grandeza superior à de outras proteínas receptoras. Decidiram então tentar medir diretamente a absorção de calor do termorreceptor, o que era uma tarefa “difícil” porque exigia o desenvolvimento de novos métodos e a aquisição de instrumentos caros e sofisticados.

Como detonar uma bomba atômica

Usando o receptor TRPV1 como protótipo, eles descobriram que o calor pode induzir transições de calor fortes e complexas neste receptor em uma escala extraordinária. É como detonar uma bomba atômica dentro da proteína.

Os investigadores também descobriram que estas transições térmicas dramáticas do receptor ocorreram apenas uma vez. “Descobrimos que, para atingir sua sensibilidade a altas temperaturas, o canal iônico precisa passar por mudanças estruturais extremas em seu estado funcional, e essas mudanças extremas comprometem a estabilidade da proteína”, explica Qin. “Estas descobertas surpreendentes e não convencionais significam que o canal se dobra irreversivelmente após a abertura – comete suicídio.”

O que torna esta descoberta ainda mais notável, continuou ele, é que ela desafia as expectativas convencionais de que um receptor de temperatura deveria ser mais estável termicamente, especialmente quando ativado dentro da faixa de temperatura que pode detectar. As novas descobertas desafiam esta expectativa e o conceito de reversibilidade, que ocorre em quase todos os outros tipos de receptores.

Uma explicação possível é um dilema entre princípios físicos e necessidades biológicas. Ele disse: "As demandas biológicas - a forte sensibilidade dos receptores à temperatura - requerem claramente mais energia do que as mudanças estruturais reversíveis na proteína podem fornecer. Portanto, os receptores devem recorrer a meios não convencionais de autodestruição para atender às suas necessidades energéticas. É notável como os receptores de temperatura podem usar um processo geralmente considerado destrutivo para a função fisiológica para transformar o desdobramento da proteína em sua vantagem."

Se novos canais iônicos serão formados para substituir os antigos é uma das questões que Qin e seus colegas planejam estudar a seguir. É até possível, diz ele, que os neurônios detectem e “resgatem” canais iônicos danificados de alguma forma inesperada, ou os reabasteçam com canais iônicos recém-sintetizados.

“É importante notar que, uma vez que a alta temperatura detectada pelos receptores pode causar danos aos tecidos, o corpo pode não se importar com o destino dos canais iônicos destruídos porque o tecido precisa ser regenerado de qualquer maneira”, especula Qin. "Esta pode ser uma estratégia 'inteligente' concebida pela natureza para melhor atender à necessidade do canal de sensibilidade a altas temperaturas."

Referência: Andrew Mugo, Ryan Chou, Felix Chin, Beiying Liu, Qiu-XingJiang e Feng Qin publicados em Proceedings of the National Academy of Sciences em 28 de agosto de 2023: "Mecanismo de suicídio da sensibilidade à temperatura TRPV1."

DOI:10.1073/pnas.2300305120

Fonte compilada: ScitechDaily