Uma nova ferramenta para estudar processos no cerebelo

Processos no cerebelo estão envolvidos em várias doenças que afetam o aprendizado motor. Elas podem ser melhor investigadas por meio de uma nova ferramenta desenvolvida por um grupo de pesquisa de Bochum: uma proteína ativável por luz acoplada a parte de um receptor excitatório.

Esta ferramenta optogenética permite que a luz ative uma via de sinalização nos neurônios do cerebelo e observe seus efeitos. Por exemplo, o grupo liderado pela Dra. Ida Siveke, do grupo de pesquisa do professor Stefan Herlitze na Ruhr University Bochum, Alemanha, conseguiu mostrar que a via de sinalização está envolvida no aprendizado motor controlado pelo cerebelo. Os pesquisadores relatam suas descobertas na revista iScience em 16 de dezembro de 2022.

O cérebro se adapta

Uma das propriedades mais fascinantes do cérebro humano é sua capacidade de plasticidade. Isso significa que o cérebro adapta sua atividade às condições externas e internas. A função dos circuitos neuronais, bem como o comportamento, pensamentos ou sentimentos podem mudar como resultado. A plasticidade neuronal pode, por exemplo, ser causada por alterações relacionadas ao desenvolvimento ou doenças no equilíbrio hormonal, mas também por drogas ou alterações genéticas. Para investigar como isso é influenciado por grupos individuais de células nervosas ou receptores, os pesquisadores usam métodos optogenéticos. Isso envolve o uso de proteínas ativadas por luz para visualizar especificamente sinais neuronais ou para controlar funções celulares através da luz.

O receptor metabotrópico de glutamato tipo 1 – mGluR1 para abreviar – desempenha um papel importante na plasticidade neuronal do cerebelo. Sua ativação faz com que certas conexões entre as células nervosas, as chamadas sinapses, mudem.

Uma ferramenta ajuda a olhar para o cerebelo

“Para estudar e modular a plasticidade no cerebelo, desenvolvemos uma ferramenta optogenética que nos permite modular a cascata de sinalização mGluR1 através da luz”, relatam Ida Siveke e Tatjana Surdin. Essa ferramenta, denominada OPN4-mGluR1, consiste em uma proteína fotossensível, a melanopsina ou OPN4, que é acoplada a parte do receptor mGluR1 e pode ser introduzida em várias células e ali produzida.

“Isso nos permitiu ativar a via de sinalização da mesma forma que acontece naturalmente. Mas agora por meio da luz”, explica Tatjana Surdin. A ativação causa um aumento na concentração de cálcio no células nervosas e um aumento da atividade em certas células do cerebelo, as células de Purkinje. A ativação da via de sinalização regulou negativamente a função de uma sinapse específica, a sinapse paralela da fibra-célula de Purkinje, por um período prolongado de tempo.

Aprendizagem motora controlada pelo cerebelo também pode ser melhorado pela ativação de luz. “Isso significa que nossa ferramenta OPN4-mGluR1 abre novas possibilidades para estudar diferentes tipos de doenças associadas ao cerebelo, como ataxias espinocerebelares, que se baseiam na disfunção da sinalização do mGluR1 e na plasticidade neuronal”, disse Ida Siveke.