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Cientistas descobrem ‘nova maneira como a biologia funciona’

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Cientistas descobrem ‘nova maneira como a biologia funciona’

Os químicos de Nebraska descobriram que uma mudança muito natural e leve em uma molécula pode ditar quais receptores de células nervosas o neurotransmissor ativará. Embora a equipe tenha descoberto esse fenômeno em uma espécie de lesma marinha mantida pelo químico James Chico, as descobertas devem se aplicar a uma variedade de animais – e possivelmente até humanos. Crédito: Craig Chandler | Universidade de Nebraska – Lincoln

Os sinais neuronais podem ser alterados por moléculas de imagem espelhada.

Com a ajuda de algumas lesmas marinhas, químicos da Universidade de Nebraska-Lincoln descobriram que uma das menores alterações possíveis em uma biomolécula pode levar a um dos maiores resultados imagináveis: direcionar a ativação de neurônios.

Sua pesquisa se concentrou em peptídeos, que são cadeias curtas de[{” attribute=””>amino acids capable of transmitting signals between cells, including neurons. These peptides are present in the central nervous systems and bloodstreams of most animals. An amino acid in a peptide can take on one of two forms, L or D, which consist of the same atoms connected in the same way but arranged in mirror-image orientations.

Chemists often think of those two orientations as the left and right hands of a molecule. The L orientation is by far the more common in peptides, to the point of being considered the default. But when enzymes do flip an L to a D, the seemingly minor about-face can turn, say, a potentially therapeutic molecule into a toxic one, or vice versa.

Left Right Hands Amino Acid

A basic rendering of the left and right hands of the same amino acid. Credit: University of Nebraska-Lincoln

Now, Husker chemists James Checco, Baba Yussif, and Cole Blasing have revealed a whole new role for that molecular mirroring. For the first time, the team has shown that the orientation of a single amino acid — in this case, one of dozens found in the neuropeptide of a sea slug — can dictate the likelihood that the peptide activates one neuron receptor versus another. Because different types of receptors are responsible for different neuronal activities, the finding points to another means by which a brain or nervous system can regulate the labyrinthine, life-sustaining communication among its cells.

“We’ve discovered a new way that biology works,” said Checco, assistant professor of chemistry at Nebraska. “It’s nature’s way of helping to make sure that the peptide goes to one signaling pathway versus the other. And understanding more about that biology will help us to be able to take advantage of it for future applications.”

Checco’s interest in neuropeptide signaling dates back to his time as a postdoctoral researcher, when he came across the first study to show evidence of a peptide with a D-amino acid activating a neuron receptor in sea slugs. That particular receptor responded to the peptide only when it contained the D-amino acid, making its flip from L to D akin to an on/off switch.

James Checco, Baba Yussif, and Cole Blasing

Nebraska chemists James Checco (center), Baba Yussif (right) and Cole Blasing. Credit: Craig Chandler | University of Nebraska–Lincoln

Eventually, Checco himself would identify a second such receptor. Unlike the one that had initially sparked his interest, Checco’s receptor responded both to a peptide featuring all L-amino acids and the same peptide with a single D. But the receptor was also more responsive to the all-L peptide, activating when introduced to smaller concentrations of it than its D-containing counterpart. Instead of an on/off switch, Checco seemed to have found something closer to a dimmer.

“We were left wondering: Is this the whole story?” Checco said. “What’s really going on? Why make this D molecule if it’s even worse at activating the receptor?”

The team’s newest findings, detailed in the journal Proceedings of the National Academy of Sciences, hint at an answer inspired by a hypothesis. Maybe, the team thought, there were other receptors in the sea slug sensitive to that D-containing peptide. If so, maybe some of those receptors would respond differently to it.

Yussif, a doctoral candidate in chemistry, went to work searching for sea slug receptors whose genetic blueprints resembled those of the one Checco had uncovered. He ultimately narrowed down a list of candidates, which the team then cloned and managed to express in cells before introducing them to the same D-containing peptide as before. One of the receptors responded. But this receptor — in an almost mirror-image performance of Checco’s original — responded much more favorably to the D-containing peptide than its all-L peer.

“You can see a pretty dramatic shift,” Checco said, “where now the D is, in fact, much more potent than the L at activating this new receptor.”

In effect, the team realized, the orientation of that lone amino acid was directing its peptide to activate either one receptor or the other. In its all-L state, the neurotransmitter preferred Checco’s original. When that certain L turned D, on the other hand, it went for Yussif’s new candidate instead.

Central nervous systems rely on different types of neurotransmitters to send various signals to various receptors, with dopamine and serotonin among those best-known in humans. Given the radical complexity and delicacy of the signaling in many animals, though, Checco said it makes some sense that they might evolve equally sophisticated ways of fine-tuning the signals sent by even a single neuropeptide.

“These sorts of communication processes need to be very, very highly regulated,” Checco said. “You need to make the right molecule. It needs to be released at the right time. It needs to be released at the right site. It needs to degrade, actually, in a certain amount of time, so that you don’t have too much signaling.

“So you have all this regulation,” he said, “and now this is a whole new level of it.”

Unfortunately for Checco and others like him, naturally occurring peptides that contain D-amino acids are difficult to identify using the instrumentation readily available to most labs. He suspects it’s one reason that, at least to date, no D-containing peptides have been found in people. He also suspects that will change — and that, when it does, it could help researchers better grasp both the function and disease-related dysfunction of signaling in the brain.

“I think it is likely that we will find peptides with this kind of modification in humans,” Checco said. “And that’s going to potentially open up new therapeutic avenues in terms of that specific target. Understanding more about how these things are functioning could be exciting there.”

In the meantime, Checco, Yussif, and Blasing, a senior double-majoring in biochemistry and chemistry, are busy trying to answer other questions. For starters, they wonder whether an all-L versus D-containing peptide — even those equally likely to activate a receptor — might activate that receptor in different ways, with different cellular consequences. And the search for receptors won’t stop, either.

“This is one receptor system, but there are others,” Checco said. “So I think we want to start to extend and discover new receptors for more of these peptides, to really get a bigger picture about how this modification influences signaling and function.

“Where I really want to go long-term with this project,” he said, “is to get a better idea, across all of biology, of what this modification does.”

Reference: “Endogenous l- to d-amino acid residue isomerization modulates selectivity between distinct neuropeptide receptor family members” by Baba M. Yussif, Cole V. Blasing and James W. Checco, 6 March 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2217604120

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O CDC afirma que os caçadores não contraíram a doença do “cervo zumbi” por causa da carne de veado

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O CDC afirma que os caçadores não contraíram a doença do “cervo zumbi” por causa da carne de veado

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Encontrando os sinais de vida mais promissores em outro planeta, cortesia de James Webb

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Encontrando os sinais de vida mais promissores em outro planeta, cortesia de James Webb

Os cientistas estão se concentrando na detecção de sulfeto de dimetila (DMS) em sua atmosfera.

O Telescópio Espacial James Webb (JWST), o telescópio mais poderoso já lançado, está pronto para iniciar uma missão de observação crucial na busca por vida extraterrestre.

Como reportado vezes, O telescópio irá focar-se num planeta distante que orbita uma estrela anã vermelha, K2-18b, localizada a 124 anos-luz de distância.

K2-18b chamou a atenção dos cientistas devido à sua capacidade de abrigar vida. Acredita-se que seja um mundo coberto por oceanos e cerca de 2,6 vezes maior que a Terra.

O elemento-chave que os cientistas procuram é o sulfeto de dimetila (DMS), um gás com uma propriedade notável. Segundo a NASA, o DMS é produzido na Terra apenas pela vida, principalmente pelo fitoplâncton marinho.

A presença de DMS na atmosfera de K2-18b seria uma descoberta importante, embora o Dr. Niku Madhusudan, astrofísico principal do estudo de Cambridge, acautele contra tirar conclusões precipitadas. Embora os dados preliminares do Telescópio Espacial James Webb indiquem uma alta probabilidade (mais de 50%) da presença do DMS, são necessárias análises mais aprofundadas. O telescópio dedicará oito horas de observação na sexta-feira, seguidas de meses de processamento de dados antes de chegar a uma resposta definitiva.

A falta de um processo natural, geológico ou químico conhecido para gerar DMS na ausência de vida acrescenta peso à excitação. No entanto, mesmo que isto se confirme, a enorme distância entre o K2-18b representa um obstáculo tecnológico. Viajando à velocidade da sonda Voyager (38.000 mph), a sonda levaria 2,2 milhões de anos para chegar ao planeta.

Apesar da sua enorme distância, a capacidade do Telescópio Espacial James Webb de analisar a composição química da atmosfera de um planeta através da análise espectroscópica da luz estelar filtrada através das suas nuvens fornece uma nova janela para a possibilidade de vida extraterrestre. Esta missão tem o potencial de responder à antiga questão de saber se estamos realmente sozinhos no universo.

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As próximas observações também visam esclarecer a presença de metano e dióxido de carbono na atmosfera do K2-18b, potencialmente resolvendo o “problema da falta de metano” que tem intrigado os cientistas há mais de uma década. Embora o trabalho teórico sobre fontes não biológicas do gás prossiga, as conclusões finais são esperadas nos próximos quatro a seis meses.

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Sou uma jovem de vinte e poucos anos. Por que tive câncer de mama?

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Fui diagnosticado com câncer de mama em outubro. Eu tinha 23 anos.

Minha primeira pergunta foi: por quê? Achei que as pessoas da minha idade não tinham câncer de mama. Não tenho histórico familiar da doença. Meus testes para mutações no gene BRCA, que aumentam o risco de câncer de mama e de ovário, deram negativo.

Você comeu muito açúcar? Você foi exposto a muito plástico? As pessoas são rápidas em me contar suas próprias teorias, como controle de natalidade ou guardar meu telefone no sutiã. Todos ao meu redor estão tentando entender como isso pode acontecer com alguém da minha idade. Porque se isso pode acontecer comigo, pode acontecer com eles também.

Quando minha família e eu perguntamos à médica, ela disse que foi apenas azar. A vida é aleatória. Provavelmente não há nada que eu tenha feito ou pudesse ter feito. Mas isso não torna a situação menos preocupante para mim ou para outros jovens que se encontram cada vez mais nesta situação.

Somente em 2022 4 por cento Entre os diagnósticos de câncer de mama invasivo estão mulheres americanas com menos de 40 anos. Mas estudos recentes mostram que mais jovens estão a contrair cancro, incluindo cancro da mama.

Para pacientes jovens como eu, é difícil compreender a aleatoriedade de tudo isso.

Encontre um tumor e depois diagnostique

Foi em junho de 2023 quando notei pela primeira vez um grande caroço no seio durante o banho. A princípio ignorei, mas quando não passou, disse ao meu médico de cuidados primários que estava preocupado. Ela me passou uma receita de ultrassom, mas tive que esperar três meses por uma consulta em DC

Eu tinha ouvido falar que cistos benignos eram comuns em mulheres jovens, mas logo após o ultrassom, fui marcada para uma biópsia. A imagem mostrou uma massa anormal que precisava de mais testes. Fiquei preocupado, então pedi à minha mãe que voasse de Phoenix para ficar comigo.

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Quando entrei na sala de exames na terça-feira, dei uma olhada em meus papéis. “Pré-diagnóstico: câncer”, disse ela.

Poucos dias depois, meu médico me ligou com o diagnóstico inicial: carcinoma ductal invasivo de alto grau, um câncer de rápido crescimento. Mais probabilidade de se espalhar. A massa tinha cerca de cinco centímetros. Foi a fase 2.

O longo atraso entre a descoberta de uma massa e a ultrassonografia e o diagnóstico é apenas uma das maneiras pelas quais os jovens pacientes com câncer não são levados a sério. Já ouvi falar de mulheres cujos médicos não solicitaram mamografias porque eram consideradas muito jovens. Pacientes com câncer de cólon às vezes são diagnosticados com hemorróidas em vez de câncer.

Tomar decisões sobre fertilidade

Decidi me mudar para o Arizona para ficar com minha família para tratamento. No novo hospital, descobri mais sobre meu diagnóstico, como que tenho câncer de mama triplo positivo, que responde bem à quimioterapia e às terapias direcionadas. Também aprendi que poderia usar uma técnica chamada touca fria para salvar meu cabelo.

Senti-me mais estressado com a decisão de não recuperar meus óvulos, porque meu tratamento afetou minha fertilidade. Imediatamente percebi que não era o que eu queria. Eu não queria me submeter a procedimentos médicos mais invasivos e ter filhos biológicos não era nada importante para mim. Meus médicos e minha família queriam que eu entendesse totalmente a importância da minha decisão, dando-me múltiplas oportunidades para mudar de ideia, mas não o fiz.

Também decidi tentar salvar meu cabelo. O tratamento requer o uso de uma touca congelante especial bem apertada na cabeça – como uma touca de natação – antes, durante e depois da sessão de quimioterapia. Muita gente me avisou que a touca fria seria dolorosa, mas depois que passei dos primeiros 10 minutos não achei tão ruim assim. Era como andar sem gorro na neve. Foi desconfortável durante as sessões de quimioterapia, mas valeu a pena para manter uma certa sensação de normalidade. Perdi a maior parte do meu cabelo depois do último tratamento, mas meus médicos ainda me elogiam pelo quanto consegui manter.

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Encontre conforto no clube “ainda vivo”.

Sou grato por frequentar um hospital que possui um programa para jovens adultos para pacientes como eu. Quando implantei uma porta no peito para facilitar as infusões de quimioterapia, uma enfermeira que cuida de jovens percebeu que eu estava chateado. Ela me guiou pela sala de quimioterapia vazia para que eu soubesse o que esperar antes do meu primeiro tratamento.

Depois que recebi o plano de tratamento completo, ela também me apresentou a um grupo de apoio. Nos reunimos uma vez por mês para conversar. Algumas pessoas, como eu, foram recentemente diagnosticadas ou re-diagnosticadas, e outras alcançaram remissão de cinco anos. Quando entrei no grupo, me senti menos sozinha. Eu sabia que eles estavam todos onde eu estava.

Nas reuniões de grupo, partilhamos histórias desanimadoras – como o colapso de veias e a colocação de cateteres centrais – ou histórias encorajadoras de médicos gentis e de altas precoces do hospital. Falamos sobre jogar Pokémon e Sims para nos distrair. Nós nos seguimos no Instagram.

Tentamos mantê-lo divertido, rindo enquanto colorimos perus de Ação de Graças para a mesa, decoramos casinhas de gengibre ou fazemos quadros de visão. Os membros do grupo brincam sobre fazer parte do clube “Still Alive” e como nunca está “livre de câncer”, mas sim “quieto” – uma forma de dizer que nossas vidas nunca estarão completamente livres de câncer, já que lidamos com constantes exames e sintomas O relacionamento. Mas podemos viver nossas vidas de forma relativamente tranquila por causa do câncer.

Todos nós passamos por batalhas únicas, que nos lembram o quão injustas são as nossas situações. Tivemos “azar”. Mas em vez de perguntar “Por que eu?” Nós nos consolamos porque somos nós. Há um entendimento comum de que nenhum de nós quer estar lá, ou deveria estar lá, mas estamos.

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Minha jornada está longe de terminar, embora eu tenha completado seis rodadas de quimioterapia e passado por uma cirurgia. Estou preocupado com a repetição. Eu me pergunto onde irei parar no final de tudo isso, dispensado do meu trabalho e afastado da minha vida em DC. Preocupo-me com os meus amigos com cancro enquanto eles travam as suas próprias batalhas, e com outros jovens que tentam compreender porquê. Isso aconteceu com eles.

Lembro-me de quando fiz minha primeira ressonância magnética. O teste determinará se o câncer se espalhou para outro lugar. A recepcionista me perguntou minha data de nascimento para imprimir minha pulseira.

“Fazemos aniversário no mesmo dia”, disse ela. Mês, data, ano e tudo mais.

Eu ri no começo, mas o momento ficou comigo. Estávamos em lados opostos do ábaco.

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