Ciência pode não conhecer metade dos componentes das células

Você acredita que o esquema em seu livro de biologia contém todos os componentes que existem em uma célula? Nem de perto. [Imagem: Charlotte Curtis]

Partes de uma célula

A maioria das doenças humanas pode ser rastreada até partes defeituosas de uma célula - um tumor é capaz de crescer porque um gene não foi traduzido com precisão em uma proteína específica, ou uma doença metabólica surge porque as mitocôndrias não estão disparando corretamente, por exemplo.

Mas, para entender quais partes de uma célula podem dar errado em uma doença, os cientistas primeiro precisam ter uma lista completa das partes de cada célula.

Ao combinar microscopia, técnicas de bioquímica e inteligência artificial, uma equipe internacional descobriu agora o que eles acreditam ser um salto significativo na compreensão das células humanas.

"Se você imaginar uma célula, provavelmente imagina o diagrama colorido em seu livro de biologia celular, com mitocôndrias, retículo endoplasmático e núcleo. Mas será essa a história toda? Definitivamente não," disse o professor Trey Ideker, da Universidade da Califórnia em San Diego (EUA). "Os cientistas perceberam há muito tempo que há mais coisas que não sabemos do que sabemos, mas agora finalmente temos uma maneira de olhar mais profundamente."

A técnica é chamada de MuSIC (Multi-Scale Integrated Cell), uma técnica combinada que se mostrou capaz de revelar componentes celulares até então desconhecidos, que podem fornecer novas pistas para o desenvolvimento humano e suas doenças.

À esquerda, um diagrama celular clássico encontrado em livros-texto (OpenStax/Wikimedia).À direita, o novo mapa celular gerado pela técnica que está sendo desenvolvida pela equipe.
[Imagem: Yue Qin et al. - 10.1038/s41586-021-04115-9]

Novos componentes celulares

No primeiro teste da nova tecnologia, a equipe mapeou aproximadamente 70 componentes contidos em uma linhagem de células de rim humano, metade dos quais nunca haviam sido vistos antes.

Em um exemplo, os pesquisadores identificaram um grupo de proteínas formando uma estrutura desconhecida, um complexo de proteínas que se liga ao RNA. O complexo provavelmente está envolvido no splicing, um importante evento celular que permite a tradução de genes em proteínas e ajuda a determinar quais genes são ativados em quais momentos.

A equipe treinou a plataforma de inteligência artificial para examinar todos os dados e construir um modelo da célula. O sistema ainda não mapeia o conteúdo da célula para locais específicos, como um diagrama de livro didático, em parte porque seus locais não são necessariamente fixos. Em vez disso, as localizações dos componentes são fluidas e mudam dependendo do tipo de célula e da situação.

Este foi um estudo piloto para testar o MuSIC: A equipe examinou apenas 661 proteínas e um tipo de célula, o que faz esperar muitas novidades nos componentes das células.

"O próximo passo será explorar uma célula humana inteira," disse Ideker, "e então passar para diferentes tipos de células, pessoas e espécies. Eventualmente, poderemos ser capazes de compreender melhor a base molecular de muitas doenças, comparando o que é diferente entre células saudáveis e doentes."

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