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Detectada no olho humano alteração em proteínas que pode estar ligada a catarata

Publicado em 07 outubro 2020

Mudanças causadas por oxidação das proteínas do cristalino do olho foram detectadas pela primeira vez em amostras humanas

Pela primeira vez, ligações entre proteínas que podem estar associadas à ocorrência de catarata foram identificadas em amostras biológicas humanas. A descoberta aconteceu em uma pesquisa do Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão de Processos Redox em Biomedicina (Cepid Redoxoma), sediado no Instituto de Química (IQ) da USP. As ligações surgem devido à oxidação das proteínas do cristalino (a “lente” do olho) e acredita-se que essas alterações possam ter influência na perda de transparência do cristalino, que leva à catarata. Os resultados do trabalho contribuirão com o futuro desenvolvimento de antioxidantes para prevenir ou retardar o aparecimento de problemas de visão.

A agregação de duas ou mais proteínas em ligações cruzadas é um fenômeno que ocorre em várias doenças, entre elas as neurodegenerativas, aterosclerose e catarata, por exemplo. “O objetivo do trabalho foi examinar a presença de alguns tipos de ligações cruzadas, como ligações triptofano-triptofano e triptofano-tirosina, em catarata”, afirma a professora Ohara Augusto, do IQ, que coordenou a pesquisa. “Esses tipos de ligações só tinham sido detectados apenas recentemente e somente em proteínas oxidadas em condições de laboratório, e nunca tinham sido identificados em amostras biológicas, inclusive as humanas.”

A pesquisa analisou os cristalinos (parte do globo ocular que funciona como uma espécie de lente) de três pacientes com catarata nuclear avançada, que foram classificados e operados no Departamento de Cirurgia de Catarata do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da USP pelos professores Amaryllis Avakian e Paulo Junqueira de Melo. “Os cristalinos foram homogeneizados, separados em proteínas solúveis e insolúveis e cada fração foi analisada pelo processo de eletroforese”, relata a professora.

As proteínas com diferentes massas moleculares foram coletadas e hidrolisadas para quebrar algumas das ligações entre elas (ligações peptídicas). “As partes resultantes dessa quebra, chamadas de peptídeos, em seguida passaram por análises de cromatografia líquida associada a espectrometria de massas”, descreve Ohara. “Essa técnica permite separar diferentes peptídeos e reconstituir as proteínas modificadas ou não, ou seja, permite visualizar quais proteínas estão modificadas, em quais resíduos e quais os tipos de modificações presentes.”

Ligações cruzadas

A etapa seguinte do estudo foi a identificação das ligações cruzadas entre proteínas por meio de ferramentas de bioinformática, que ajudam a selecionar possíveis ligações que serão confirmadas manualmente em laboratório, uma por uma. “O desafio é maior porque são milhares de análises para serem feitas e ainda não existem ferramentas específicas para detectar ligações cruzadas”, destaca a professora. “Dessa forma, a busca empregou três diferentes ferramentas e foram examinadas manualmente as ligações indicadas por pelo menos delas.”

Durante o trabalho também foram realizados experimentos com cristalino de boi, irradiados com luz solar. “A irradiação levou à formação de agregados, como no caso da catarata, onde foram identificadas ligações cruzadas similares às identificadas em cristalinos humanos”, ressalta Ohara. “Esse é um possível indício de que essas ligações sejam importantes para o desenvolvimento da catarata, o que será objeto de novas pesquisas.”Os pesquisadores detectaram dois tipos de ligações cruzadas (triptofano-triptofano e triptofano-tirosina) nos cristalinos analisados. “As proteínas que formam o cristalino humano permanecem as mesmas durante toda a vida e estão sujeitas a inúmeras modificações oxidativas, muitas já identificadas e que aumentam com a catarata, mas não se sabe quais delas são mais importantes para levar à opacidade do cristalino, ou seja, à ocorrência de catarata”, aponta Ohara. “Uma hipótese para explicar se existe essa relação é o fato de o triptofano ser muito sensível à luz solar, favorecendo a oxidação e o aparecimento de ligações cruzadas, e sabe-se que a radiação do sol influencia muito o desenvolvimento de catarata relacionada à idade.”

A professora destaca que a relevância do estudo é mais científica do que clínica. “Todavia, a pesquisa abre a perspectiva de que o uso de antioxidantes como glutationa reduzida, ácido ascórbico e nitróxidos possa contribuir não só para a prevenção ou retardamento da catarata, mas também para estabelecer o mecanismo patogênico da doença”, conclui. Os resultados do trabalho são descritos no artigo Human cataractous lenses contain cross-links produced by crystallin-derived tryptophanyl and tyrosyl radicals, publicado no site da revista científica Free Radical Biology and Medicine, em 26 de agosto.

Os estudos começaram durante o doutorado de Verônica Paviani no Departamento de Bioquímica do IQ. Atualmente Verônica está fazendo pós-doutorado na Feinberg School of Medicine of Northwestern University, em Chicago (Estados Unidos). Os experimentos com cromatografia líquida e espectrometria de massa tiveram a colaboração dos professores Graziella Ronsein, co-orientadora do trabalho, e Paolo de Mascio. Também colaboraram os professores Amaryllis Avakian e Paulo Junqueira de Melo, do Departamento de Cirurgia de Catarata do HC. O Cepid Redoxoma tem o apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp).

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