As células organizam muitas de suas funções importantes usando estruturas conhecidas como condensados biomoleculares. Ao contrário dos compartimentos tradicionais nas células, estes aglomerados semelhantes a gotículas não são delimitados por membranas. Eles ajudam a controlar como as instruções genéticas do DNA são traduzidas em proteínas, ajudam a remover resíduos celulares que de outra forma poderiam se tornar tóxicos e podem até desempenhar um papel na supressão do crescimento tumoral. Como os condensados se comportam como líquidos que podem se fundir, fluir e trocar elementos rapidamente, os cientistas por muito tempo acreditaram que eram gotículas simples e não estruturadas.
A pesquisa foi publicada Biologia Estrutural e Molecular da Natureza 2 de fevereiro de 2026 desafia essa visão de longa data. Uma equipe da Scripps Research descobriu que alguns condensados não são bolhas aleatórias. Em vez disso, eles são feitos de uma rede complexa de filamentos proteicos finos e semelhantes a fios. Essas estruturas internas dão às gotículas uma arquitetura definida que é crucial para o seu funcionamento. A descoberta aponta para novas estratégias para o tratamento de doenças como câncer e distúrbios neurodegenerativos.
“Desde que percebemos que os bloqueios na formação de condensado estão no centro de muitas doenças, abordá-los terapeuticamente tem sido um desafio porque lhes faltava estrutura – sem propriedades específicas para um medicamento”, disse Karen Lasker, professora associada da Scripps Research e autora sénior do estudo. “Este trabalho muda isso. Podemos agora ver que alguns condensados têm uma arquitetura interna e, mais importante, que esta estrutura é essencial para o funcionamento, abrindo a porta para atingir esses conjuntos sem membrana à medida que visamos proteínas individuais.”
Amplie a proteína PopZ
Para explorar como os condensados poderiam funcionar sem membranas, o laboratório de Laskar testou uma proteína bacteriana chamada PopZ. Em certas bactérias em forma de bastonete, o PopZ acumula-se no pólo celular (a extremidade arredondada da célula), formando um condensado que organiza outras proteínas necessárias para a divisão celular.
Trabalhando em estreita colaboração com o professor Ashok Deniz da Scripps Research e o professor assistente Raphael Park, que co-liderou o estudo, a equipe usou tomografia crioeletrônica (cryo-ET). Este método de imagem funciona como uma tomografia computadorizada em escala molecular, permitindo aos pesquisadores ver estruturas celulares com detalhes notáveis. As imagens revelaram que as proteínas PopZ se agrupam em filamentos através de um processo gradual e cuidadosamente ordenado. Esses filamentos formam então uma estrutura que determina as propriedades físicas do condensado.
Dentro do condensado, a forma da proteína muda
Os pesquisadores foram além para examinar como as moléculas PopZ individuais se comportavam. Usando a transferência de energia de ressonância Förster de molécula única (FRET), uma técnica que detecta pequenas mudanças na distância entre proteínas medindo a transferência de energia entre etiquetas fluorescentes, eles descobriram que o PopZ muda de forma dependendo de sua posição. As proteínas adotam uma conformação fora do condensado e outra diferente dentro dele.
“Perceber que a estrutura da proteína depende da localização nos dá múltiplas maneiras de projetar a função celular”, disse Daniel Scholl, primeiro autor e ex-pesquisador de pós-doutorado nos laboratórios Lasker e Deniz.
Por que a estrutura do filamento é essencial?
Para testar se os filamentos são meramente detalhes estruturais ou realmente essenciais para a vida, a equipe criou uma versão mutante do PopZ que não consegue mais formar filamentos. Os condensados modificados tornaram-se muito mais líquidos e tiveram menor tensão superficial. Quando essas alterações são introduzidas nas bactérias vivas, as células param de crescer e não conseguem segregar seu DNA adequadamente. Isto mostra que as propriedades físicas do condensado, e não apenas a sua composição química, são essenciais para o funcionamento celular normal.
Implicações para o câncer e doenças neurodegenerativas
Embora os experimentos tenham se concentrado em bactérias, as descobertas têm uma relevância mais ampla. Nas células humanas, os condensados à base de filamentos desempenham duas funções principais: limpar proteínas danificadas ou tóxicas e regular o crescimento celular. Se os condensados de limpeza se quebrarem, podem formar-se proteínas prejudiciais, o que é uma marca registrada de doenças neurodegenerativas como a ELA. Se o condensado regulador do crescimento falhar, os mecanismos de defesa de combate ao tumor podem falhar, contribuindo para cancros, incluindo próstata, mama e endométrio.
“Ao demonstrar que a arquitetura do condensado é definida e funcionalmente crítica, o trabalho levanta a possibilidade de projetar terapias que atuem diretamente nas estruturas do condensado e corrijam a disfunção subjacente que permite a persistência da doença”, disse Lasker.
Além de Lasker, Scholl, Deniz e Park, os autores do estudo, “A ultraestrutura filamentosa do condensado PopZ é necessária para a função celular”, incluem Tomara Boyd, Andrew P. Latham, Alexandra Salazar, Asma Khan, Steven Boenaims, Alex S. Holhaus, Gabriel Sa Lander e Andre C. Lander.
A pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde (NINDS DP2 NS142714, NIGMS F32 GM150243, NIGMS R01 GM083960, NINDS R01 NS095892, NIGMS RO1 GM14305, NIGMS R35 GM14305, NIGMS R35 GM3505 e OD032467), o Fundação Nacional de Ciência. (2235200 e DBI 2213983), o Water and Life Interface Institute, a Gordon and Betty Moore Foundation (Moore Innovator Fellowship 579361) e o Cancer Prevention and Research Institute of Texas (RR220094).
