Ataxia Brasil Científic - ATUALIZAÇÃO EM ATAXIA
ESPINOCEREBELAR TIPO 3/DOENÇA DE MACHADO JOSEPH
Apresentado por Henry Paulson, MD, PhD
Dr. Paulson recebeu seu diploma médico (MD) e seu PhD em Biologia Celular pela Faculdade de Medicina da Universidade de Yale. Fez residência em Neurologia pela Universidade da Pensilvânia.
Atualmente trabalha como professor assistente na Faculdade de Medicina da Universidade de Iowa. Desde que começou seu trabalho na SCA 3/MJD (ataxia espinocerebelar tipo 3/Doença de Machado- Joseph) em 1996, o laboratório de Dr. Paulson tem publicado numerosos estudos dessa doença. Ele é membro da Equipe de
Aconselhamento de Pesquisa Médica da National Ataxia Foundation - NAF - e recebe fundos da NAF para sua pesquisa na SCA3.
O seguinte artigo foi apresentado no Encontro Anual de Membros da NAF em 2004.
"O último ano foi bom para esse tipo de ataxia [SCA3/MJD], que pode ser o tipo de ataxia dominante hereditária mais comum. No ano passado, a proteína causadora dessa desordem, ataxina-3, foi
intensamente estudada por muitos grupos e parece descobriu-se ser uma proteína de ligação ubiquitina e uma protease ubiquitina.
Depois darei mais explicações sobre esses termos extravagantes;
por enquanto basta dizer que elas fornecem pistas a respeito da função normal desta proteína e como ela age inadequadamente na doença. Além disso, durante o ano passado os cientistas
conseguiram silenciar a expressão do gene da SCA3, bem como outros genes causadores de doenças."
Primeiro, uma pequena revisão
Como muitas das formas dominantes de ataxias hereditárias, a SCA 3/MJD causa problemas progressivos ao equilíbrio e coordenação, freqüentemente acompanhados de dificuldades nos movimentos dos olhos, deglutição e fala. Na SCA 3/MJD algumas pessoas afetadas também desenvolvem neuropatia ou até sintomas de parkinsonismo.
Os sintomas exatos sentidos pelos portadores podem variar
bastante, mesmo dentro de uma mesma família. A SCA 3/MJD mostra enorme variação clínica de sintomas, talvez mais que qualquer outro tipo de ataxia. É uma das nove possíveis doenças
neurodegenerativas causadas por uma mutação similar: uma expansão no DNA de uma repetição de CAG. Em todas as nove doenças, essa repetição CAG codifica a produção do aminoácido glutamina, um dos blocos que compõem as proteínas. Assim sendo, a proteína causadora da doença na SCA 3/MJD (e também nas SCA 1, 2, 6, 7, 17) tem uma seqüência anormalmente longa de glutaminas repetidas. Alongamentos de glutamina são conhecidos como
poliglutaminas. Isso explica por que a SCA 3/MJD e doenças relacionadas são freqüentemente chamadas de doenças poliglutamínicas.
Como muitas das SCAs, a proteína deficiente na SCA 3 é chamada de
"ataxina". Nesse caso ela é conhecida como ataxina-3. Não se pode confundir, por exemplo, com ataxina-1 ou ataxina-2, as proteínas deficientes na SCA 1 e SCA 2, respectivamente. Apesar dos nomes similares, as várias formas de ataxina diferem-se completamente entre si, exceto pelo fato de que normalmente todas têm um
prolongamento poliglutamínico, que na doença expande-se de forma anormal.
Ataxina-3 e o controle protéico de qualidade
Na SCA 3/MJD, talvez a maior descoberta em pesquisas no ano
passado é que a ataxina-3 está relacionada ao mecanismo celular de controle protéico de qualidade. O que isso significa? E por que isso é tão importante?
Todas as células, incluindo as cerebrais chamadas neurônios, têm uma "equipe de faxina" interna - um grupo de proteínas que trabalham juntas para reconhecer as anormais, montá-las no
formato correto e, se necessário, eliminá-las da célula. Enquanto nós humanos podemos tolerar uma cozinha bagunçada (deixamos pratos empilhados na pia), uma célula não deixa isso acontecer. Quando proteínas anormais acumulam-se, elas podem interromper-lhe o funcionamento. Quando a função celular fica comprometida desse jeito, coisas ruins acontecem. Se a célula é um neurônio, por
exemplo, ele pode falhar ao enviar ou receber os sinais corretos das células vizinhas, tornar-se doente e até morrer. Na SCA 3/MJD e muitas outras doenças neurodegenerativas, cachos agregados de proteína deficiente, chamados de inclusões, crescem - sinal de que alguma coisa vai mal com o controle protéico de qualidade. Quando neurônios sofrem acúmulo de proteína anormal, eles finalmente adoecem e morrem. Como uma célula elimina proteínas mal
formadas? Para ser reconhecida como anormal e então degradada pela célula, uma etiqueta protéica chamada ubiquitina é adicionada à proteína. De fato, o que é adicionado à proteína é uma cadeia de ubiquitinas. Ela é uma proteína muito pequena, muito menor que as comuns. Uma vez etiquetada com ubiquitinas, a proteína é vista pelo mecanismo de controle de qualidade como "pronta pra ir", isto é, a proteína é enviada para destruição.
Proteínas com cadeias de ubiquitinas somadas a ela
(ubiquitinizadas) são mandadas para um grande complexo de degradação protéico chamado proteasome. Uma vez entregues ao proteasome, as proteínas com ubiquitina têm destino certo: o proteasome corta-as em pedaços pequenos que podem ser
reciclados pela célula para gerar novas proteínas. Alguns cientistas comparam o proteasome a um cortador de madeira por ele cortar as proteínas de uma extremidade a outra. Ele deixa para trás o
equivalente molecular a pedaços de madeira ou serragem, que a célula pode facilmente reutilizar. Como você pode imaginar, a adição de ubiquitinas às proteínas é um importante, e altamente regulado, passo no controle protéico de qualidade. Da mesma forma, proteínas que removem as cadeias de ubiquitinas de outras proteínas também são importantes. O mecanismo ubiquitina-proteasome é, de fato, um sistema intrínseco muito complicado ligado a outras maneiras de controle de qualidade na célula. Ele precisa trabalhar
constantemente para renovar-se sempre. Por exemplo, em vez de serem retalhados pelo proteasome, as cadeias de ubiquitinas são retiradas de proteínas destinadas à destruição e reutilizadas para mais ciclos do sistema ubiquitina-proteasome.
O que a ataxina-3 faz com este sistema? Bem, cientistas agora descobriram que a ataxina-3 é uma ubiquitina de ligação. Ou seja, ela liga as proteínas ubiquitina anexadas às demais proteínas. No mais, a ataxina-3 parece ser uma enzima que remove ubiquitinas de outras proteínas, ou seja, uma protease específica para as
ubiquitinas. De forma fascinante, a ataxina-3 também parece ligar- se ao próprio proteasome. Essas descobertas indicam que a ataxina- 3 normalmente participa do sistema ubiquitina.
Muitos laboratórios estão trabalhando muito para descobrir como as
propriedades do sistema ubiquitina influenciam nos mecanismos da doença. Esse novo conhecimento é particularmente importante porque reforça a idéia de que o sistema ubiquitina-proteasome de reciclagem é bloqueado nas doenças poliglutamínicas e outras neurodegenerativas. Está claro que as proteínas causadoras de doenças tendem a acumular-se nas células, formando inclusões com ubiquitina. Pode ser que a habilidade da ataxina-3 para manter essa função normal é quebrada pela expansão poliglutamínica. É até possível que a atividade citada da ubiquitina da ataxina-3
normalmente contrapõe-se à toxicidade imposta por proteínas mal formadas no cérebro. Preste atenção nesta idéia. Se você se importa com a SCA-3, ficará feliz com a idéia de que essas recentes
descobertas sobre a ataxina-3 convenceram brilhantes cientistas a investigar essa fascinante proteína. Isso também é bom para nós que queremos compreender melhor essa doença.
Silenciando o gene doente com a interferência no RNA (RNAi) Outra excitante descoberta no ano passado foi que os cientistas aprenderam como desligar o gene responsável pela doença SCA 3/MJD enquanto mantém o gene saudável ativo. Ainda que não saibamos por que as células cerebrais morrem na SCA 3/MJD, sabemos que o gene doente codifica uma proteína tóxica. Se
pudéssemos eliminar a expressão dessa proteína tóxica, seria bom, certo? Uma idéia simples, mas não necessariamente fácil de
executar. Então como podemos fazê-lo? Há uma recente descoberta no mecanismo celular que pode reconhecer e eliminar RNA
mensageiro (RNA m) que codifica proteínas. Esse processo é
chamado de interferência no RNA ou RNAi. Antes de entrar em mais detalhes, ajudaria se fornecesse algumas bases de Biologia
Molecular. Todos nossos genes são feitos da DNA, consistindo de dois filamentos complementares enrolados na dupla hélice, que se tornaram famosos graças a Watson e Crick. Os genes codificam as proteínas, por exemplo, o gene SCA-3/MJD codifica a proteína ataxina-3 (para que uma célula fabrique a ataxina-3, o gene MJD é transcrito em RNA - literalmente uma cópia idêntica de RNA é feita a partir de um filamento de DNA). Este filamento único de RNA,
chamado de RNA mensageiro ou RNAm, deixa o núcleo e entra no citoplasma da célula. No citoplasma, a organela produtora de proteínas da célula, conhecida como ribossomo, lê o RNAm e
constrói uma proteína baseada na cópia do RNAm. Resumindo, então o RNAm é o intermediário necessário, ou mensageiro, que permite que a ataxina-3 e outras proteínas possam ser produzidas. Se o RNAm da SCA 3/MJD for rapidamente destruído, a ataxina-3 não pode ser produzida. Na SCA 3 e em muitas outras doenças
neurodegenerativas, a proteína doente é um "mau ator", portanto eliminar a sua produção faz sentido. Ao explorar a destruição do RNAm pela RNAi - essencialmente "matando o mensageiro" -
cientistas podem evitar a produção de uma proteína específica. RNAi é uma ocorrência biológica natural que acontece em todas as
criaturas, de plantas a humanos. É um processo pelo qual células podem regular a expressão de genes específicos. Para expressão de alguns genes durante o crescimento, regulagem por RNAi ocorre naturalmente. Mas cientistas também podem tirar vantagem desse mecanismo e introduzir moléculas de RNAi nas células para silenciar a expressão de genes específicos. De fato, mostramos que se pode destruir o mensageiro defeituoso do gene da SCA 3 enquanto
mantém-se o mensageiro do gene saudável vivo - portanto a
proteína normal é expressa enquanto a doente não é. Introduzindo
dentro das células um pequeno pedaço de RNA que se liga ao RNAm da SCA 3, esse mecanismo de RNAi dentro da célula pode destruir seletivamente esse RNAm e evitar a produção da proteína doente ataxina-3. Nós conseguimos desligar o gene defeituoso da SCA 3 em culturas de células. A grande questão é: conseguiremos transferir essa nova tecnologia para o cérebro? Atualmente estamos tentando isso em ratos transgênicos que simulam a SCA 3/MJD. É de grande importância uma recente pesquisa feita por cientistas em Iowa, sugerindo que isso é possível. Numa publicação recente no Journal Nature Medicine, Beverly Dawson liderou um grupo de estudos mostrando que RNAi pode ser transferida com sucesso para o
cérebro de ratos com a doença neurodegenerativa relatada, SCA 1.
Extraordinariamente, o RNA enviado interrompeu a doença.
Nesse estudo, uma forma de terapia genética foi usada. Nós
construímos um vírus para expressar RNAi contra o gene da SCA 1.
Quando o vírus foi injetado dentro do cerebelo de ratos com SCA 1, os neurônios que o assimilaram produziram RNAi contra o gene SCA 1. Como resultado, a proteína ataxina-1 não foi mais produzida e os ratos que receberam a terapia melhoraram muito mais que aqueles que não receberam.
É importante tomar nota que ratos normais injetados com esse vírus RNAi não mostraram nenhum efeito colateral. Isso sugere que a RNAi mediada por vírus pode trabalhar bem e seguramente em cérebro de mamíferos - pelo menos em ratos, e com esperança em humanos.
Um segundo ponto importante é que somente o cerebelo foi atingido nos ratos com SCA 1. Enquanto o cerebelo é o alvo principal na SCA 3/MJD, há muitas outras partes do cérebro, incluindo o tronco
cerebral, que poderiam ser atingidas por essa tentativa. Se a RNAi pode ser transportada segura e efetivamente para o tronco cerebral, nos resta saber se vai haver algum dano.
Conseguirá o RNAi criar uma terapia para SCA 3/MJD e outras
doenças relacionadas? A resposta simples é não sabemos. Enquanto a RNAi é um tema fascinante e promissor, há muito a ser aprendido sobre transporte, segurança, durabilidade e especificidade da
terapia antes que apliquemos em humanos. Assim como a vacinação amilóide em Mal de Alzheimer funcionou bem em ratos, mas causou severos problemas em experiências humanas, simplesmente não sabemos se pessoas podem ser tratadas segura e efetivamente com RNAi. Além do mais, lembrem-se de que o experimento usado no Nature Medicine foi terapia genética, que vem compartilhando problemas e desapontamentos nos últimos dez anos. Felizmente, a maioria dos melhores cientistas está trabalhando para conseguir resultados firmes, seguros e duradouros de expressão na terapia genética no cérebro. Outra cuidadosa observação: a aplicação da estratégia usada no estudo da Nature Medicine em humanos poderia requerer neurocirurgia - injeções dos vírus construídos dentro do cérebro. Felizmente, muitas companhias estão trabalhando em terapias não-virais para levar RNAi aos animais (inclusive seres humanos).
Resumindo, enquanto ainda temos um longo caminho a percorrer, a ligação da ataxina-3 à ubiquitina e a emergência da RNAi como potencial terapia são dois excitantes progressos nas pesquisas da SCA 3/MJD. Certamente, há muito a se fazer antes da próxima atualização.
FONTE: NATIONAL Ataxia Foundation. The Official Publication of National Ataxia
Foundation. Update on Spinocerebellar Type 3/Machado Joseph Disease.
Tradução
