Descoberta muda compreensão da comunicação entre neurônios no cérebro

Adenosina trifosfatases do tipo vacuolar (V-ATPases, grandes estruturas azuis) em uma vesícula sináptica de uma célula nervosa no cérebro de mamíferos.
[Imagem: C. Kutzner/H. Grubmüller/R. Jahn/MPIMS]

Pausas na comunicação

Em uma nova descoberta surpreendente sobre o cérebro, pesquisadores identificaram um comportamento inesperado de uma enzima vital para que os sinais dos neurônios sejam ligados e desligados.

A grande surpresa é que esse liga/desliga acontece aleatoriamente, com os neurônios cerebrais fazendo "pausas" de horas de duração - os cientistas ainda estão sem saber como a comunicação cerebral continua acontecendo durante essas pausas.

É uma das descobertas de maior impacto em nossa compreensão do cérebro em décadas, e já se sabe que ela terá impacto no desenvolvimento de novos medicamentos, por exemplo.

Desligamento aleatório

Milhões de neurônios estão constantemente enviando mensagens uns aos outros para permitir que movimentemos nossos corpos à vontade, e moldemos nossos pensamentos e memórias. Quando dois neurônios vão trocar uma mensagem, moléculas chamadas neurotransmissores são transportadas de um neurônio para outro com o auxílio de uma enzima.

Até agora, os cientistas acreditavam que essas enzimas ficavam ativas o tempo todo para transmitir sinais essenciais continuamente.

Mas uma nova tecnologia de pesquisa mostrou que isso está longe de ser o caso.

Usando um método inovador, Eleftherios Kosmidis e seus colegas da Universidade de Copenhague (Dinamarca) estudaram de perto a enzima e descobriram essa sua atividade liga e desliga acontecendo em intervalos aleatórios, o que contradiz o entendimento científico anterior.

"Esta é a primeira vez que alguém estudou essas enzimas cerebrais de mamíferos uma molécula de cada vez, e estamos impressionados com o resultado. Ao contrário da crença mais popular, e ao contrário de muitas outras proteínas, essas enzimas podem parar de funcionar por minutos a horas. Ainda assim, os cérebros de humanos e outros mamíferos são milagrosamente capazes de funcionar," disse o professor Dimitrios Stamou, coordenador da equipe.

Comunicação entre neurônios

Para transferir mensagens entre dois neurônios, os neurotransmissores são primeiro bombeados para pequenas "bexigas", chamadas vesículas sinápticas. Essas bexigas funcionam como vasilhas, que armazenam os neurotransmissores e os liberam entre os dois neurônios apenas no momento em que é necessário entregar uma mensagem.

A enzima central nesse processo, conhecida como V-ATPase, é responsável por fornecer a energia para as bombas de neurotransmissores nesses recipientes. Sem ela, os neurotransmissores não seriam bombeados para as vasilhas, o que significa que não seria possível transmitir mensagens entre os neurônios.

Mas o estudo detalhado feito agora revelou que em cada recipiente há apenas uma enzima, ou seja, quando essa enzima se desliga, não há mais energia para conduzir o carregamento dos neurotransmissores nos recipientes. Esta é uma descoberta totalmente nova e inesperada.

"É quase incompreensível que o processo extremamente crítico de carregamento de neurotransmissores em contêineres seja delegado a apenas uma molécula por contêiner. Especialmente quando descobrimos que 40% do tempo essas moléculas estão desligadas," comentou o professor Stamou.

Essas descobertas levantam muitas questões intrigantes, que agora os cientistas tentarão responder.

"Desligar a fonte de energia dos contêineres significa que muitos deles estão realmente vazios de neurotransmissores? Uma grande fração de contêineres vazios afetaria significativamente a comunicação entre os neurônios? Se sim, isso seria um 'problema' que os neurônios evoluíram para contornar, ou poderia ser uma maneira totalmente nova de codificar informações importantes no cérebro? Só o tempo dirá," disse o pesquisador.