Como uma proteína de transporte defeituosa no cérebro pode desencadear epilepsia grave

O citrato é essencial para o metabolismo e o desenvolvimento de neurônios. Uma proteína de transporte de membrana chamada SLC13A5 desempenha um papel central nesse processo e já foi vinculada a uma forma particularmente grave de encefalopatia epiléptica.

Com base em dados dos projetos de carro -chefe da Resolute and Resolution recentemente concluídos, os cientistas da CEMM estudaram de maneira abrangente a função e a estrutura do transportador de membrana SLC13A5, investigando experimentalmente 38 variantes mutantes.

Suas descobertas, publicadas em Avança científica, lançou uma nova luz sobre os mecanismos desta doença e estabeleceu a base para mais pesquisas sobre epilepsia e outros distúrbios.

O citrato, o íon de ácido cítrico carregado negativamente, é um componente essencial no metabolismo de todas as células. No ciclo do ácido cítrico – geralmente chamado de “cubo” do metabolismo celular – as substâncias orgânicas são divididas para gerar energia química, além de produzir vários precursores para a biossíntese de ácidos graxos e moléculas de sinalização crítica envolvidas no desenvolvimento de inflamação e células.

Nos neurônios, o citrato desempenha um papel especialmente importante. Como o chamado “neuromodulador”, influencia a atividade neuronal e, portanto, está presente em concentrações relativamente altas no líquido cefalorraquidiano.

Consequentemente, os neurônios expressam altos níveis do transportador SLC13A5 para facilitar a captação de citrato. Quando esse transportador não é totalmente funcional, pode levar ao transportador do transportador de citrato SLC13A5 – uma forma grave de epilepsia associada ao desenvolvimento do cérebro prejudicado (cientificamente referido como encefalopatia epiléptica do desenvolvimento, Dee).

Essa condição é causada por mutações no gene SLC13A5. No entanto, até agora, pouco se sabia sobre quais mutações estão envolvidas, como elas afetam a função molecular do transportador e como elas influenciam a progressão da doença.

10 mil mutações analisadas

Para abordar essa lacuna de conhecimento, os cientistas do CEMM Research Center for Molecular Medicine da Academia Austríaca de Ciências realizaram uma técnica chamada “varredura mutacional profunda” (DMS), analisando o efeito de quase 10 mil mutações genéticas diferentes na função da proteína de transporte SLC13A5.

O conjunto de dados foi ainda enriquecido por análises computacionais de estabilidade de proteínas e 38 variantes mutadas de SLC13A5 foram selecionadas para investigação experimental. Essa abordagem revelou vários mecanismos moleculares ligados à manifestação da doença. Isso incluiu diferenças nos níveis de produção de transportadores nos neurônios, sua localização precisa na membrana celular e a taxa real do transporte de citrato.

“Com esses resultados, conseguimos identificar e caracterizar variantes causadoras de doenças do transportador SLC13A5”, explica o co-primeiro autor Wen-an Wang, resumindo os principais achados do estudo.

“Além disso, analisando computacionalmente as variantes mutantes, avaliamos a estabilidade das proteínas em diferentes conformações e estabelecemos uma pontuação evolutiva de conservação para todas as variantes”, acrescenta o co-primeiro autor Evandro Ferrada, agora na Universidade de Valparaíso no Chile.

“Nosso trabalho destaca a importância de investigar sistematicamente os efeitos das variantes genéticas. Especialmente em doenças raras, como a deficiência de transportador de citrato SLC13A5, uma forma específica de epilepsia, essa abordagem ajuda a descobrir mecanismos de doenças moleculares”, enfatiza o autor sênior Giulio Superti-Furga.

“Ao mesmo tempo, obtemos informações valiosas sobre o impacto de variantes que também ocorrem na população em geral – um passo importante em direção a uma compreensão mais abrangente da diversidade genética e seu impacto na saúde humana”.

Os dados dos pacientes foram fornecidos pela TESS Research Foundation, que se dedica ao avanço da pesquisa sobre deficiência de transportador de citrato SLC13A5.