A eletricidade é um ingrediente chave nos corpos vivos. Sabemos que as diferenças de voltagem são importantes em sistemas biológicos; eles dirigem as batidas do coração e permitem que os neurônios se comuniquem uns com os outros. Mas, durante décadas, não foi possível medir as diferenças de voltagem entre as organelas – as estruturas envoltas por membrana dentro da célula – e o resto da célula.
Uma tecnologia pioneira criada por cientistas da UChicago, no entanto, permite que os pesquisadores examinem as células para ver quantas organelas diferentes usam voltagens para realizar funções.
“Os cientistas notaram há muito tempo que os corantes carregados usados para tingir as células ficavam presos nas mitocôndrias”, explicou o estudante graduado Anand Saminathan, o primeiro autor do artigo, publicado na Nature Nanotechnology. “Mas pouco trabalho foi feito para investigar o potencial de membrana de outras organelas em células vivas.”
O laboratório Krishnan em UChicago é especializado na construção de minúsculos sensores para viajar dentro das células e relatar o que está acontecendo, para que os pesquisadores possam entender como as células funcionam – e como elas se degradam em doenças ou distúrbios. Anteriormente, eles construíram essas máquinas para estudar neurônios e lisossomos, entre outros.
Nesse caso, eles decidiram usar a técnica para investigar as atividades elétricas das organelas dentro das células vivas.
Nas membranas dos neurônios, existem proteínas chamadas canais iônicos que atuam como portas de entrada para os íons carregados entrarem e saírem da célula. Esses canais são essenciais para a comunicação dos neurônios. Pesquisas anteriores haviam mostrado que as organelas têm canais iônicos semelhantes, mas não tínhamos certeza de quais funções elas desempenhavam.
A nova ferramenta dos pesquisadores, chamada Voltair, permite aprofundar essa questão. Ele funciona como um voltímetro medindo a diferença de tensão de duas áreas diferentes dentro de uma célula. Voltair é construído com DNA, o que significa que pode ir diretamente para a célula e acessar estruturas mais profundas.
Em seus estudos iniciais, os pesquisadores procuraram potenciais de membrana – uma diferença de voltagem dentro de uma organela versus fora. Eles encontraram evidências de tais potenciais em várias organelas, como redes trans-Golgi e endossomos de reciclagem, que antes se pensava que não tinham potenciais de membrana.
“Então, acho que o potencial da membrana nas organelas poderia desempenhar um papel maior – talvez ajude as organelas a se comunicarem”, disse a professora Yamuna Krishnan, especialista em dispositivos moleculares baseados em ácido nucléico.
Seus estudos são apenas o começo, disseram os autores; Voltair oferece uma maneira para pesquisadores em muitos campos responderem a perguntas que eles nunca foram capazes de fazer. Pode até ser usado em plantas.
“Este novo desenvolvimento vai pelo menos iniciar conversas e pode até inspirar um novo campo de pesquisa”, disse Saminathan.
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