Grupo de pesquisadores do LNBio descobre ligação inédita entre proteína e ácido graxo

Trabalho pode ajudar a entender funcionamento de uma das proteínas importantes para a sobrevivência e proliferação de células tumorais

Karina Toledo | Agência FAPESP – Um estudo desenvolvido pelo Grupo de Pesquisas em Metabolismo Tumoral do Laboratório Nacional de Biociências (LNBio) pode ajudar a entender o funcionamento de uma das proteínas essenciais para a sobrevivência e a rápida proliferação de células tumorais.

Ao estudar a estrutura da molécula-alvo – a proteína HIF3α – o grupo observou que ela é capaz de se ligar exclusivamente a ácidos graxos presentes no meio celular, algo inédito dentro da família de proteínas HIF (sigla em inglês para fator de transcrição induzido por hipóxia).

Os resultados da pesquisa apoiada pela FAPESP foram divulgados recentemente na revista Scientific Reports.

“É possível que, ao se ligar à HIF-3α, a molécula de ácido graxo atue como uma chave capaz de ‘ligar’ ou ‘desligar’ a proteína. Nosso próximo passo é tentar entender qual é o efeito dessa interação na célula”, disse Andre Ambrosio, coordenador do projeto ao lado de Sandra Dias, também do LNBio.

Para conseguir crescer e se multiplicar rapidamente, explicou Ambrosio, a célula tumoral necessita passar por um processo de adaptação metabólica que lhe permita captar maiores quantidades de nutrientes e oxigênio. Isso acontece por meio da produção de proteínas alternativas – entre elas as da família HIF –, que são capazes de modificar o perfil de expressão gênica das células durante o processo adaptativo.

“As proteínas HIF regulam a expressão de aproximadamente 150 genes, o que corresponde a 5% do genoma humano. São produzidas sempre que as células enfrentam deficiência de oxigênio e necessitam formar novos vasos sanguíneos, por exemplo. Isso pode acontecer em situações fisiológicas, como o desenvolvimento de um embrião, ou patológicas, como no câncer ou doenças cardiovasculares”, contou o pesquisador.

As proteínas HIF, acrescentou Ambrosio, somente são capazes de agir em pares, formados pelas isoformas α (alfa) e β (beta). Estudos anteriores mostraram que existem pelo menos três variações de HIFα (HIF-1α, HIF-2α e HIF-3α) e todas se ligam ao único tipo de HIF-β conhecido até o momento.

“Nós decidimos focar a pesquisa na HIF-3α porque ela foi descoberta mais recentemente e é menos conhecida do ponto de vista funcional”, explicou Ambrosio.

As variantes 1 e 2 foram associadas em estudos anteriores à regulação de genes como o da eritropoietina (hormônio que controla a produção de células vermelhas do sangue), de transportadores de glicose, do fator de crescimento endotelial vascular (VEGF, na sigla em inglês) e outras moléculas que aumentam a captação de oxigênio e facilitam a adaptação metabólica à hipóxia.

Ao avaliar a estrutura tridimensional das variantes 1 e 2, descritas em trabalhos de outros grupos, Ambrosio concluiu que elas não são capazes de se ligar a ácidos graxos como a variante 3. Além do mais, esta é a primeira vez que ligantes endógenos, de natureza não covalente, são descritos para a família HIF.

Descoberta acidental

O objetivo inicial do projeto era investigar como a HIF-3α interage com a isoforma β e, dessa maneira, levantar pistas sobre sua função na célula. Para isso a equipe do LNBio desenvolveu um sistema para produzir a proteína em laboratório. O gene codificador da HIF-3α humana foi inserido em bactérias da espécie Escherichia coli, que passaram a expressar a molécula.

Em seguida, os pesquisadores decidiram estudar a estrutura tridimensional da proteína por meio de uma técnica conhecida como cristalografia, que consiste em formar um cristal a partir de soluções concentradas da proteína de interesse purificada e então estudá-lo por difração de raios X.

O trabalho foi realizado durante o mestrado e início do doutorado de Angela Maria Fala, com orientação de Ambrosio e bolsas da FAPESP.

“Ao analisar os dados de difração de raios X, observamos que uma molécula de ácido graxo oriunda da bactéria estava ligada à proteína, de modo bastante organizado. Foi algo completamente inesperado”, contou Ambrosio.

Por meio de ensaios in vitro, o grupo descobriu que, quando a proteína está interagindo com o ácido graxo, a ligação com a isoforma β se torna mais estável. O que ainda não se sabe é como isso impacta o funcionamento da célula.

De acordo com o pesquisador, os ácidos graxos estão presentes nas moléculas de fosfolipídeos que formam a membrana das células e de suas organelas. Também compõem as moléculas de triacilglicerídeos, uma das fontes de energia celular.

“Ácidos graxos, portanto, estão relacionados tanto a eventos estruturais das células (controlar entrada e saída de nutrientes pelas membranas) como a eventos energéticos. O fato de se ligarem a HIF-3α sugere que a proteína, de alguma forma, pode estar envolvida na regulação desses processos”, avaliou Dias.

Segundo os pesquisadores, os resultados dos testes in vitro sugerem ainda que o ácido graxo seja importante para manter a estrutura de HIF-3α, como uma espécie de coluna vertebral. “Todas as vezes que nós removíamos o ácido graxo, a proteína saía de solução. Isso indica que ou a proteína ficou desenovelada (perdeu a estrutura tridimensional) ou ocorreu agregação proteica. Nos dois casos ela perde função”, disse.

O contexto da célula humana

Em parceria com Dias, Ambrosio planeja realizar novos experimentos no LNBio, que é vinculado ao Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (Cnpem), para entender como a interação entre HIF-3α e os ácidos graxos impactam o funcionamento de células humanas.

“O primeiro passo é identificar em quais modelos celulares essa proteína é importante, algo que ainda não é conhecido. Em seguida, teremos de aprender a isolar a proteína e identificar com quais lipídeos ela interage dentro de células humanas. Somente então poderemos investigar a importância desses lipídeos na função da proteína”, explicou.