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Quando tomba o guardi√£o

Equipe da UFRJ explica como a vers√£o deformada de uma prote√≠na que protege o DNA leva as c√©lulas a se multiplicarem sem controle no c√Ęncer

RICARDO ZORZETTO | Edição 211 - Setembro de 2013 - Agência Fapesp
Link: http://revistapesquisa.fapesp.br/2013/09/12/quando-tomba-o-guardiao/

A palavra c√Ęncer se aplica a mais de uma centena de doen√ßas ‚Äď algumas que evoluem rapidamente, outras que s√≥ se manifestam depois de d√©cadas; algumas altamente cur√°veis, outras incontornavelmente fatais ‚Äď, todas com uma caracter√≠stica em comum: a prolifera√ß√£o desenfreada das c√©lulas. Com base em resultados internacionais e dados obtidos em seu laborat√≥rio na Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), o bioqu√≠mico Jerson Lima da Silva formulou a hip√≥tese de que ao menos parte dos casos de c√Ęncer seja desencadeada pelo mesmo mecanismo molecular que est√° por tr√°s da doen√ßa de Creutzfeldt-Jakob, a vers√£o humana do mal da vaca louca, que causa a morte celular precoce e deixa o c√©rebro poroso feito uma esponja.

De acordo com essa vis√£o, defendida por Silva e seus colaboradores em um artigo publicado em junho na Bioscience Reports, tanto no c√Ęncer, marcado pela perpetua√ß√£o da vida das c√©lulas, como na doen√ßa de Creutzfeldt-Jakob, em que a morte celular √© antecipada, a origem do problema seria a mesma: o enovelamento anormal de uma prote√≠na. Pode parecer uma causa sutil demais para estragos t√£o grandes. Mas, acreditam os pesquisadores, faz sentido. Afinal, √© a estrutura tridimensional dessas mol√©culas grandes e complexas, fundamentais para definir a estrutura e o funcionamento das c√©lulas, que determina o papel que v√£o desempenhar. Quando o enovelamento d√° errado, as prote√≠nas em geral deixam de funcionar como deveriam e at√© ganham fun√ß√Ķes extras. A diferen√ßa entre os casos de c√Ęncer e os de Creutzfeldt-Jakob estaria na prote√≠na afetada.

Nas formas de c√Ęncer analisadas pelo grupo da UFRJ, a deforma√ß√£o atinge a p53, prote√≠na que j√° foi chamada de guardi√£ do genoma por coordenar a repara√ß√£o do DNA no caso de pequenos danos e por encaminhar a c√©lula para a morte quando os defeitos n√£o podem ser consertados. J√° na doen√ßa de Creutzfeldt-Jakob a prote√≠na alterada √© o pr√≠on celular, mol√©cula que se ancora na superf√≠cie externa das c√©lulas e controla o tr√Ęnsito de informa√ß√Ķes do meio externo para o interno (ver Pesquisa FAPESP n¬ļ 148). Em ambos os casos, a falha no enovelamento parece conferir √† prote√≠na alterada uma caracter√≠stica t√≠pica de agentes infecciosos tradicionais como os v√≠rus e as bact√©rias: a capacidade de se autopropagar e infectar outras c√©lulas.

A ideia de que vers√Ķes deformadas de uma prote√≠na podem causar doen√ßas n√£o √© nova. Foi proposta nos anos 1980 pelo pesquisador norte-americano Stanley Prusiner para explicar a origem do grupo de enfermidades neurodegenerativas do qual fazem parte a doen√ßa de Creutzfeldt-Jakob e o mal da vaca louca ‚Äď as encefalopatias espongiformes. Investigando o agente causador de uma encefalopatia que atinge as ovelhas, Prusiner n√£o encontrou os v√≠rus que esperava. Em vez disso, identificou apenas uma prote√≠na defeituosa √† qual chamou de pr√≠on (sigla de part√≠cula protein√°cea infecciosa) e formulou uma explica√ß√£o de como os pr√≠ons deformariam as prote√≠nas saud√°veis. Segundo essa hip√≥tese, que rendeu a Prusiner um pr√™mio Nobel em 1997, o simples contato da mol√©cula deformada com as prote√≠nas normais √© suficiente para induzir uma transforma√ß√£o na estrutura tridimensional delas. √Č um evento em cadeia que, uma vez iniciado, n√£o se consegue deter, como pedras de domin√≥ que tombam. Tamb√©m √© um efeito dif√≠cil de reverter. As prote√≠nas defeituosas t√™m uma estrutura mais est√°vel do que as saud√°veis e aderem umas √†s outras, originando longas fibras t√≥xicas para os neur√īnios.

‚ÄúAcreditamos que o mesmo ocorra em uma parte dos casos de c√Ęncer em que a p53 est√° deformada‚ÄĚ, contou Silva em seu laborat√≥rio no in√≠cio de agosto, dias depois de um evento em que comentou seus resultados com Prusiner. Segundo Silva, estudos internacionais recentes sugerem ainda que algumas vers√Ķes deformadas da p53 poderiam passar de uma c√©lula a outra. Isso n√£o significa, no entanto, que elas possam ser transmitidas entre indiv√≠duos da mesma esp√©cie. ‚ÄúEssas prote√≠nas seriam transmiss√≠veis [de c√©lula para c√©lula], mas n√£o infecciosas‚ÄĚ, explicou o bioqu√≠mico, que coordena o Instituto Nacional de Ci√™ncia e Tecnologia de Biologia Estrutural e Bioimagem e √© o diretor cient√≠fico da Funda√ß√£o de Amparo √† Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (Faperj).

C√Ęncer de mama
As evid√™ncias mais contundentes de que vers√Ķes defeituosas da p53 podem atuar como pr√≠on ‚Äď os pesquisadores dizem que elas t√™m a√ß√£o prionoide ‚Äď e induzir a remodelagem das prote√≠nas saud√°veis, fazendo-as perder sua fun√ß√£o original, surgiram nos √ļltimos dois anos. Em parceria com a equipe da geneticista Cl√°udia Moura-Gallo, da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, o grupo de Silva analisou amostras de tumores de mama de 88 mulheres e verificou que na maioria dos casos havia agregados formados por mol√©culas defeituosas da p53, semelhantes aos agregados amiloides das doen√ßas causadas por pr√≠on ‚Äď essas fibras ou agregados tamb√©m aparecem em outras enfermidades neurodegenerativas, como a doen√ßa de Parkinson e a de Alzheimer. Quase sempre as prote√≠nas deformadas haviam sido geradas em decorr√™ncia de pequenas altera√ß√Ķes no gene TP53, que cont√©m a receita para a produ√ß√£o dessa prote√≠na.

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Era a primeira vez que se encontravam fibras de p53 em c√©lulas tumorais. Mas a simples identifica√ß√£o dessas fibras n√£o era suficiente para demonstrar que a prote√≠na alterada podia disparar a deforma√ß√£o das prote√≠nas saud√°veis ‚Äď fen√īmeno que em ingl√™s recebe o nome de seeding ou semeadura, uma propriedade caracter√≠stica dos pr√≠ons. No laborat√≥rio de Silva, a biom√©dica Ana Paula Ano Bom, a farmac√™utica Luciana Rangel e a bioqu√≠mica Danielly Costa iniciaram, ent√£o, testes para identificar as condi√ß√Ķes em que a p53 ‚Äď tanto sua vers√£o saud√°vel quanto a deformada ‚Äď gerava os agregados. Para isso, mediram o tempo que leva para as fibras surgirem e a forma que assumem sob diferentes condi√ß√Ķes qu√≠micas (de pH) e f√≠sicas (de press√£o e temperatura).

Elas constataram que as duas formas da p53 geravam espontaneamente os agregados em condi√ß√Ķes semelhantes √†s que as c√©lulas encontram no corpo humano ‚Äď temperatura de 37 graus Celsius e pH neutro ou um pouco √°cido, t√≠pico dos tumores. A forma√ß√£o dessas fibras ocorria mesmo quando apenas o segmento central, a parte da p53 que interage com o DNA, era usado nos experimentos. A diferen√ßa √© que o dos agregados t√≥xicos se formaram mais rapidamente a partir da p53 deformada, relataram os pesquisadores em agosto de 2012 no Journal of Biological Chemistry (ver infogr√°fico acima).

O resultado mais importante surgiu quando as pesquisadoras adicionaram diminutas concentra√ß√Ķes da prote√≠na defeituosa em recipientes contendo p53 saud√°vel. Como um sorvedouro, a prote√≠na deformada atraiu as mol√©culas normais e induziu a sua convers√£o na forma alterada ‚Äď confirmando sua propriedade de seeding. A capacidade de induzir a deforma√ß√£o foi maior quando se usou a vers√£o da p53 alterada resultante de uma muta√ß√£o conhecida como R248Q, uma das sete mais frequentes no c√Ęncer. ‚ÄúEncontramos agregados dessa forma mutante em amostras de c√Ęncer de mama e em linhagens de c√©lulas desse tumor cultivadas em laborat√≥rio‚ÄĚ, conta Danielly.

Pequenas altera√ß√Ķes, grandes efeitos
A formação dos aglomerados de p53 parece não ser exclusiva dos tumores de mama. No início deste ano a equipe de Rakez Kayed, da Universidade do Texas, em Galveston, descreveu essas fibras em um tipo bastante frequente de tumor de pele, o carcinoma basocelular. Mais recentemente o grupo de Silva também as identificou em amostras de glioblastoma humano, um dos tumores cerebrais mais agressivos que se conhece.

Células tumorais com p53 saudável (no alto) produzem menos agregados de proteína inativa do que as células com a versão alterada da proteína (acima)

A tend√™ncia √† agrega√ß√£o n√£o ocorre s√≥ em consequ√™ncia da muta√ß√£o R248Q. Outras altera√ß√Ķes pontuais no gene geram vers√Ķes da prote√≠na com propens√£o a se agregar, observaram os pesquisadores da UFRJ. Al√©m de modificar a estrutura da p53 saud√°vel, as vers√Ķes deformadas dessa mol√©cula sequestram e danificam duas outras prote√≠nas da mesma fam√≠lia: a p63, que controla a multiplica√ß√£o celular, e a p73, que, de forma independente, encaminha as c√©lulas com defeito para a apoptose, um tipo de morte programada. ‚ÄúEssas duas prote√≠nas tamb√©m desempenham um importante papel antitumoral‚ÄĚ, explica Danielly.

Em um estudo publicado em julho deste ano na PLoS One, Xavier Roucou e sua equipe na Universidade de Sherbrook, em Quebec, Canadá, demonstraram que uma versão defeituosa da p53 é, sim, capaz de infectar células saudáveis. Os pesquisadores acrescentaram moléculas deformadas a culturas de células e viram que as proteínas alteradas eram absorvidas por bolsas que se formavam na membrana. Uma vez no interior das células, a p53 mal dobrada desencadeou a formação de fibras.

Como toda ideia nova, a hip√≥tese de que vers√Ķes mutadas da p53 possam funcionar como pr√≠on n√£o √© consensual. ‚ÄúO trabalho da equipe da UFRJ √© bastante consistente, mas s√£o necess√°rias mais evid√™ncias‚ÄĚ, comenta a bioqu√≠mica Vilma Martins, do Centro Internacional de Pesquisa do A.C. Camargo Cancer Center, em S√£o Paulo, estudiosa das doen√ßas causadas por pr√≠on. Um dos passos que falta para demonstrar a a√ß√£o prionoide da p53 √© avaliar se a prote√≠na deformada em laborat√≥rio origina tumores em modelos animais. Apesar da cautela, Vilma acredita que esse mecanismo possa explicar a origem de parte dos casos de c√Ęncer ligados a muta√ß√Ķes no gene TP53.

Se a ideia do grupo da UFRJ estiver correta, ela ajudar√° a entender o desenvolvimento dos tumores ditos espont√Ęneos, que n√£o s√£o transmitidos de uma gera√ß√£o a outra e surgem em consequ√™ncia de altera√ß√Ķes gen√©ticas no embri√£o j√° formado ou no indiv√≠duo adulto. A a√ß√£o prionoide da p53 seria uma boa explica√ß√£o para os tumores espont√Ęneos ‚Äď a grande maioria dos casos de c√Ęncer ‚Äď, em especial quando ocorre a chamada domin√Ęncia negativa. ‚ÄúNesse fen√īmeno biol√≥gico, a altera√ß√£o de apenas uma das duas c√≥pias de um gene j√° √© suficiente para levar ao desenvolvimento de uma enfermidade‚ÄĚ, explica Silva, que levantou a possibilidade no caso da p53 j√° em 2003, quando come√ßou a estudar o enovelamento da prote√≠na. Ele imagina ser poss√≠vel usar as fibras de p53 em um teste, como marcador molecular de gravidade do c√Ęncer ou de progn√≥stico. E ainda que no futuro se torne poss√≠vel interferir nesse mecanismo e tentar frear o desenvolvimento de alguns tumores. ‚ÄúTalvez‚ÄĚ, diz, ‚Äúse encontre uma forma de bloquear o processo de agrega√ß√£o‚ÄĚ.

Artigos científicos
SILVA, J. L. et al . Expanding the prion concept to cancer biology: dominant-negative effect of aggregates of mutant p53 tumor suppressor. Bioscience Reports. 27 jun. 2013
SILVA, J. L. et al . Ligand binding and hydration in protein misfolding: insights from studies of prion and p53 tumor suppressor proteins. Accounts of Chemical Research. v. 43, n.2, p. 271-9. 2010.
ANO BOM, A. P. et al . Mutant p53 aggregates into prion-like, amyloid oligomers and fibrils: implications for cancer. Journal of Biological Chemistry. v. 287, n. 33, p. 28.152-62. 10 ago. 2012.

 
     
     
   
     
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