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O sabão mata células humanas?

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Vejo muitos produtos, principalmente sabonetes e produtos de limpeza, que afirmam matar 99,9% ou mais das bactérias.

Isso me faz pensar: se os produtos químicos são potentes o suficiente para quebrar as membranas das células bacterianas, eles também podem quebrar as células humanas? Se não, porque não?


A salamandra está certa sobre o triclosan ser o ingrediente ativo do sabonete antibacteriano, mas o motivo pelo qual ele não mata as células humanas não tem nada a ver com a pele. Da mesma fonte da salamandra:

Uma vez nas células dos micróbios, o triclosan envenena uma enzima específica (enzimas são proteínas que têm funções específicas, pense nelas como maquinaria celular) que é usada na fabricação das membranas celulares dos micróbios. Os humanos não têm essa enzima, então o triclosan não nos envenena.

A enzima em questão é chamada de enoil-acil carreadora de proteína redutase (ENR) e é usada por bactérias como parte de sua síntese de ácidos graxos. Os eucariotos usam um conjunto diferente de enzimas para a síntese de ácidos graxos, portanto não somos afetados por essa atividade do triclosan.

Para alguns detalhes mais específicos sobre a interação do triclosan e ENR, podemos virar um estudo sobre o mecanismo antibacteriano do triclosan que foi feito logo após o triclosan ter sido cristalizado pela primeira vez. no local com sua enzima alvo.

De Heath, et al (1999):

O triclosan é um agente antibacteriano de amplo espectro que inibe a síntese de ácidos graxos bacterianos na etapa da enoil-acil carreadora da proteína redutase (FabI) ​​... A ocorrência onipresente de sistemas de ácido graxo sintase tipo II em bactérias e a natureza essencial da reação FabI tornam esta enzima um alvo atraente para drogas antibacterianas. Consequentemente, o triclosan é eficaz contra um amplo espectro de bactérias, incluindo Staphylococcus aureus multirresistente.


O sabonete antibacteriano comumente usa triclosan, que pode passar pela bicamada fosfolipídica da bactéria e interromper a produção de enzimas essenciais, matando a bactéria (fonte). Este triclosan seria mata as células do corpo humano da mesma forma que faz com as bactérias; no entanto, temos uma camada de 1-1,5 mm de espessura de células mortas da pele (chamada Stratum corneum) que existe para proteger nossa epiderme de produtos químicos como sabonete antibacteriano.

EDIT: Eu estava absolutamente errado sobre o triclosan matar células humanas. Na verdade, é impossível pois o triclosan mata as células humanas, porque a enzima que é destruída nas bactérias pelo triclosan não existe no corpo humano.


O que o coronavírus faz ao seu corpo que o torna tão mortal

Benjamin Neuman não trabalha para, consulta, possui ações ou recebe financiamento de qualquer empresa ou organização que se beneficiaria com este artigo e não divulgou afiliações relevantes além de sua nomeação acadêmica.

Sócios

The Conversation UK recebe financiamento dessas organizações

COVID-19 é causado por um coronavírus denominado SARS-CoV-2. Os coronavírus pertencem a um grupo de vírus que infectam animais, de pavões a baleias. Eles são nomeados devido às pontas com pontas de bulbo que se projetam da superfície do vírus e dão a aparência de uma coroa ao seu redor.

A infecção por coronavírus geralmente ocorre de duas maneiras: como uma infecção nos pulmões que inclui alguns casos do que as pessoas chamam de resfriado comum, ou como uma infecção no intestino que causa diarreia. O COVID-19 começa nos pulmões como os coronavírus do resfriado comum, mas depois causa estragos no sistema imunológico que podem levar a danos pulmonares a longo prazo ou morte.

O SARS-CoV-2 é geneticamente muito semelhante a outros coronavírus respiratórios humanos, incluindo o SARS-CoV e o MERS-CoV. No entanto, as diferenças genéticas sutis se traduzem em diferenças significativas na rapidez com que um coronavírus infecta as pessoas e como as deixa doentes.

O SARS-CoV-2 tem todo o mesmo equipamento genético do SARS-CoV original, que causou um surto global em 2003, mas com cerca de 6.000 mutações espalhadas nos lugares usuais onde os coronavírus mudam. Pense em leite integral versus leite desnatado.

Comparado a outros coronavírus humanos como o MERS-CoV, que surgiu no Oriente Médio em 2012, o novo vírus personalizou versões do mesmo equipamento geral para invadir células e se auto-reproduzir. No entanto, o SARS-CoV-2 possui um conjunto de genes totalmente diferente, chamados acessórios, que conferem a esse novo vírus uma pequena vantagem em situações específicas. Por exemplo, MERS tem uma proteína específica que desliga a capacidade de uma célula de soar o alarme sobre um invasor viral. O SARS-CoV-2 tem um gene não relacionado com uma função ainda desconhecida nessa posição em seu genoma. Pense em leite de vaca versus leite de amêndoa.


Biologia 171

Ao final desta seção, você será capaz de fazer o seguinte:

  • Explique a necessidade de fixação de nitrogênio e como isso é realizado
  • Descreva os efeitos benéficos das bactérias que colonizam nossa pele e trato digestivo
  • Identificar procariotos usados ​​durante o processamento de alimentos
  • Descreva o uso de procariotos na biorremediação

Felizmente, apenas algumas espécies de procariotos são patogênicas! Os procariotos também interagem com humanos e outros organismos de várias maneiras que são benéficas. Por exemplo, os procariontes são os principais participantes nos ciclos do carbono e do nitrogênio. Eles produzem ou processam nutrientes no trato digestivo de humanos e outros animais. Os procariotos são usados ​​na produção de alguns alimentos humanos e também foram recrutados para a degradação de materiais perigosos. Na verdade, nossa vida não seria possível sem procariontes!

Cooperação entre bactérias e eucariotos: fixação de nitrogênio

O nitrogênio é um elemento muito importante para os seres vivos, porque faz parte dos nucleotídeos e aminoácidos que são os blocos de construção dos ácidos nucléicos e das proteínas, respectivamente. O nitrogênio é geralmente o elemento mais limitante em ecossistemas terrestres, com nitrogênio atmosférico, N2, fornecendo o maior reservatório de nitrogênio disponível. No entanto, os eucariotos não podem usar nitrogênio gasoso atmosférico para sintetizar macromoléculas. Felizmente, o nitrogênio pode ser "fixado", o que significa que é convertido em uma forma mais acessível - amônia (NH3) - biologicamente ou abioticamente.

A fixação abiótica de nitrogênio ocorre como resultado de processos físicos, como raios ou por processos industriais. A fixação biológica de nitrogênio (BNF) é realizada exclusivamente por procariotos: bactérias do solo, cianobactérias e Frankia spp. (bactérias filamentosas interagindo com plantas actinorrízicas como amieiro, bayberry e samambaia doce). Após a fotossíntese, o BNF é o processo biológico mais importante da Terra. A equação geral de fixação de nitrogênio abaixo representa uma série de reações redox (Pi significa fosfato inorgânico).

O nitrogênio total fixado por meio do BNF é de cerca de 100 a 180 milhões de toneladas métricas por ano, o que contribui com cerca de 65% do nitrogênio usado na agricultura.

As cianobactérias são os fixadores de nitrogênio mais importantes em ambientes aquáticos. No solo, membros dos gêneros Clostridium e Azotobacter são exemplos de bactérias fixadoras de nitrogênio de vida livre. Outras bactérias vivem simbioticamente com plantas leguminosas, fornecendo a fonte mais importante de nitrogênio fixo. Simbiontes podem fixar mais nitrogênio no solo do que organismos de vida livre por um fator de 10. As bactérias do solo, coletivamente chamadas de rizóbio, são capazes de interagir simbioticamente com leguminosas para formar nódulos, estruturas especializadas onde ocorre a fixação de nitrogênio ((Figura)). Nitrogenase, a enzima que fixa o nitrogênio, é inativada pelo oxigênio, de modo que o nódulo fornece uma área livre de oxigênio para que ocorra a fixação do nitrogênio. O oxigênio é sequestrado por uma forma de hemoglobina vegetal chamada leghemoglobina, que protege o nitrogenase, mas libera oxigênio suficiente para apoiar a atividade respiratória.

A fixação simbiótica de nitrogênio fornece um fertilizante natural e barato para as plantas: reduz o nitrogênio atmosférico a amônia, que é facilmente utilizável pelas plantas. O uso de leguminosas é uma excelente alternativa à fertilização química e é de especial interesse para Agricultura sustentável, que busca minimizar o uso de produtos químicos e conservar os recursos naturais. Por meio da fixação simbiótica de nitrogênio, a planta se beneficia do uso de uma fonte infinita de nitrogênio: a atmosfera. As bactérias se beneficiam com o uso de fotossintatos (carboidratos produzidos durante a fotossíntese) da planta e com um nicho protegido. Além disso, o solo se beneficia de ser fertilizado naturalmente. Portanto, o uso de rizóbios como biofertilizantes é uma prática sustentável.

Por que as leguminosas são tão importantes? Alguns, como a soja, são fontes importantes de proteína agrícola. Algumas das leguminosas mais importantes consumidas por humanos são soja, amendoim, ervilha, grão de bico e feijão. Outras leguminosas, como a alfafa, são usadas para alimentar o gado.

As bactérias comensais que habitam nossa pele e trato gastrointestinal fazem uma série de coisas boas para nós. Eles nos protegem de patógenos, nos ajudam a digerir nossos alimentos e a produzir algumas de nossas vitaminas e outros nutrientes. Essas atividades são conhecidas há muito tempo. Mais recentemente, os cientistas reuniram evidências de que essas bactérias também podem ajudar a regular nosso humor, influenciar nossos níveis de atividade e até mesmo ajudar a controlar o peso, afetando nossas escolhas alimentares e padrões de absorção. O Projeto Microbioma Humano iniciou o processo de catalogação de nossas bactérias normais (e arqueas) para que possamos compreender melhor essas funções.

Um exemplo particularmente fascinante de nossa flora normal se relaciona com nosso sistema digestivo. Pessoas que tomam altas doses de antibióticos tendem a perder muitas de suas bactérias intestinais normais, permitindo uma espécie naturalmente resistente a antibióticos chamada Clostridium difficile crescer demais e causar problemas gástricos graves, especialmente diarreia crônica ((Figura)). Obviamente, tentar tratar esse problema com antibióticos só piora a situação. No entanto, foi tratada com sucesso, dando aos pacientes transplantes fecais de doadores saudáveis ​​para restabelecer a comunidade microbiana intestinal normal. Ensaios clínicos estão em andamento para garantir a segurança e eficácia desta técnica.

Os cientistas também estão descobrindo que a ausência de certos micróbios-chave em nosso trato intestinal pode nos preparar para uma variedade de problemas. Isso parece ser particularmente verdadeiro no que diz respeito ao funcionamento adequado do sistema imunológico. Existem descobertas intrigantes que sugerem que a ausência desses micróbios é um importante contribuinte para o desenvolvimento de alergias e de alguns distúrbios autoimunes. A pesquisa está em andamento para testar se a adição de certos micróbios ao nosso ecossistema interno pode ajudar no tratamento desses problemas, bem como no tratamento de algumas formas de autismo.

Biotecnologia precoce: queijo, pão, vinho, cerveja e iogurte

De acordo com a Convenção das Nações Unidas sobre Diversidade Biológica, biotecnologia é “qualquer aplicação tecnológica que use sistemas biológicos, organismos vivos ou seus derivados, para fazer ou modificar produtos ou processos para uso específico. & # 8221 1 O conceito de“ uso específico ” envolve algum tipo de aplicação comercial. Engenharia genética, seleção artificial, produção de antibióticos e cultura de células são tópicos atuais de estudo em biotecnologia e serão descritos em capítulos posteriores. No entanto, os humanos usavam procariontes antes mesmo de o termo biotecnologia ser cunhado. Alguns dos produtos dessa biotecnologia inicial são tão familiares como queijo, pão, vinho, cerveja e iogurte, que empregam bactérias e outros micróbios, como fermento, um fungo ((Figura)).

A produção de queijo começou por volta de 4.000 a 7.000 anos atrás, quando os humanos começaram a criar animais e processar seu leite. A fermentação, neste caso, preserva os nutrientes: o leite se deteriora de forma relativamente rápida, mas quando processado como queijo, é mais estável. Quanto à cerveja, os registros mais antigos de fabricação de cerveja têm cerca de 6.000 anos e foram parte integrante da cultura suméria. As evidências indicam que os sumérios descobriram a fermentação por acaso. O vinho é produzido há cerca de 4.500 anos, e as evidências sugerem que produtos lácteos cultivados, como o iogurte, existem há pelo menos 4.000 anos.

Usando procariontes para limpar nosso planeta: biorremediação

A biorremediação microbiana é o uso de procariotos (ou metabolismo microbiano) para remover poluentes. A biorremediação tem sido usada para remover produtos químicos agrícolas (por exemplo, pesticidas, fertilizantes) que vazam do solo para as águas subterrâneas e subsuperfície. Certos metais tóxicos e óxidos, como selênio e compostos de arsênio, também podem ser removidos da água por biorremediação. A redução de SeO4 -2 para SeO3 -2 e Se 0 (selênio metálico) é um método usado para remover íons de selênio da água. O mercúrio (Hg) é um exemplo de metal tóxico que pode ser removido de um ambiente por biorremediação. Como ingrediente ativo de alguns pesticidas, o mercúrio é usado na indústria e também é um subproduto de certos processos, como a produção de baterias. O metilmercúrio está geralmente presente em concentrações muito baixas em ambientes naturais, mas é altamente tóxico porque se acumula nos tecidos vivos. Várias espécies de bactérias podem realizar a biotransformação do mercúrio tóxico em formas não tóxicas. Essas bactérias, como Pseudomonas aeruginosa, pode converter Hg +2 em Hg 0, o que não é tóxico para os humanos.

Um dos exemplos mais úteis e interessantes do uso de procariotos para fins de biorremediação é a limpeza de derramamentos de óleo. A importância dos procariotos para a biorremediação do petróleo foi demonstrada em vários derramamentos de óleo nos últimos anos, como o derramamento de Exxon Valdez no Alasca (1989) ((Figura)), o derramamento de óleo Prestige na Espanha (2002), o derramamento no Mediterrâneo de uma usina do Líbano (2006) e, mais recentemente, o derramamento de óleo da BP no Golfo do México (2010). No caso de derramamentos de óleo no oceano, a biorremediação natural contínua tende a ocorrer, uma vez que há bactérias consumidoras de óleo no oceano antes do derramamento. Além dessas bactérias degradadoras de óleo de ocorrência natural, os humanos selecionam e projetam bactérias que possuem a mesma capacidade com maior eficácia e espectro de compostos de hidrocarbonetos que podem ser processados. A biorremediação é aprimorada pela adição de nutrientes inorgânicos que ajudam as bactérias a crescer.

Algumas bactérias degradadoras de hidrocarbonetos se alimentam de hidrocarbonetos na gota de óleo, quebrando os hidrocarbonetos em subunidades menores. Algumas espécies, como Alcanivorax borkumensis, produzem surfactantes que solubilizar o óleo (tornando-o solúvel em água), enquanto outras bactérias degradam o óleo em dióxido de carbono. Em condições ideais, foi relatado que até 80% dos componentes não voláteis do óleo podem ser degradados em um ano após o derramamento. Outras frações de óleo contendo cadeias de hidrocarbonetos aromáticos e altamente ramificados são mais difíceis de remover e permanecem no ambiente por longos períodos de tempo.

Resumo da Seção

Os patógenos são apenas uma pequena porcentagem de todos os procariontes. Na verdade, os procariontes fornecem serviços essenciais para humanos e outros organismos. O nitrogênio, que não é utilizável pelos eucariotos em sua forma atmosférica abundante, pode ser "fixado" ou convertido em amônia (NH3) biologicamente ou abioticamente. A fixação biológica de nitrogênio (BNF) é realizada exclusivamente por procariotos e constitui o segundo processo biológico mais importante da Terra. Embora algum nitrogênio terrestre seja fixado por bactérias de vida livre, a maior parte do BNF vem da interação simbiótica entre os rizóbios do solo e as raízes das leguminosas.

A vida humana só é possível devido à ação dos micróbios, tanto os do meio ambiente quanto as espécies que nos chamam de casa. Internamente, eles nos ajudam a digerir nossos alimentos, produzem nutrientes vitais para nós, nos protegem de micróbios patogênicos e ajudam a treinar nosso sistema imunológico para funcionar adequadamente.

A biorremediação microbiana é o uso do metabolismo microbiano para remover poluentes. A biorremediação tem sido usada para remover produtos químicos agrícolas que vazam do solo para as águas subterrâneas e subsuperficiais. Metais e óxidos tóxicos, como selênio e compostos de arsênio, também podem ser removidos por biorremediação. Provavelmente, um dos exemplos mais úteis e interessantes do uso de procariotos para fins de biorremediação é a limpeza de derramamentos de óleo.

Resposta livre

Seu amigo acredita que procariontes são sempre prejudiciais e patogênicos. Como você explicaria a eles que estão errados?

Lembre-os dos importantes papéis que os procariontes desempenham na decomposição e na liberação de nutrientes em ciclos biogeoquímicos, lembre-os dos muitos procariontes que não são patógenos humanos e que preenchem nichos muito especializados. Além disso, nossos simbiontes bacterianos normais são cruciais para nossa digestão e para nos proteger de patógenos.

Muitas pessoas usam sabonete antimicrobiano para matar bactérias em suas mãos. No entanto, o uso excessivo pode realmente aumentar o risco de infecção. Como isso pode ocorrer?

O sabão mata indiscriminadamente as bactérias da pele. Isso mata as bactérias nocivas, mas também pode eliminar bactérias “boas” da pele. Quando as bactérias não patogênicas são eliminadas, as bactérias patogênicas podem colonizar a superfície vazia.

Notas de rodapé

Glossário


Agente tópico encontrado para matar o papilomavírus

HERSHEY, PA - Um surfactante e detergente comum encontrado em muitos xampus e pastas de dente é o primeiro agente microbicida tópico que mata o papilomavírus humano e animal, de acordo com um pesquisador da Penn State. Dodecilsulfato de sódio (SDS) foi encontrado em cultura de células e testes em animais para inativar vírus sexualmente transmissíveis, incluindo vírus da imunodeficiência humana (HIV), vírus do herpes simplex tipo 2 (HSV-2) e vírus do papiloma humano (HPVs). Esses vírus causam AIDS, herpes genital e verrugas genitais, respectivamente.

"Este é um grande passo em direção ao nosso objetivo de produzir um produto prático, não tóxico, barato e discreto que as mulheres possam aplicar topicamente na vagina antes da relação sexual - um produto que as protegeria da infecção por HPV mesmo durante encontros com parceiros infectados , "explica Mary K. Howett, Ph.D., professora de microbiologia e imunologia do Penn State's College of Medicine. “No caso de mulheres previamente infectadas, este agente pode evitar que transmitam o vírus aos seus parceiros. Além disso, este agente pode ser usado sozinho ou com outros microbicidas ou espermicidas disponíveis atualmente para prevenir a transmissão do HSV-2 e do HIV”.

O trabalho de Howett e seus colegas intitulado "Um Microbicida de Espectro Amplo com Atividade Virucida Contra Vírus Sexualmente Transmissíveis" foi publicado na edição de fevereiro da revista Antimicrobial Agents and Chemotherapy.

Howett diz que levará pelo menos vários anos antes que tais produtos sejam produzidos para uso em humanos. No entanto, ela acrescenta que esses produtos podem reduzir muito o câncer cervical.

A proteção contra os vírus das verrugas genitais é importante para a saúde pública porque as lesões causadas por esses vírus podem progredir para o câncer, principalmente o câncer do colo do útero. Este câncer causa 5.000 mortes por ano em mulheres nos EUA. No mundo em desenvolvimento, o câncer cervical é a causa número um de mortes relacionadas ao câncer em mulheres. Em todo o mundo, 250.000 mulheres morrem anualmente desta forma de câncer. A prevenção da infecção por HPV pode prevenir a maioria desses cânceres. A infecção por HPV também pode causar outros tipos de câncer no trato ano-genital de mulheres e homens. O HPV está freqüentemente associado a cânceres vulvar e anal. A prevenção da transmissão também pode proteger homens e mulheres do desenvolvimento desses cânceres.

Pensa-se que cerca de uma em cada quatro mulheres está infectada por esses vírus no trato genital, com 1 a 3 por cento das mulheres mostrando sinais evidentes de infecção clínica no exame ginecológico. Embora a maioria das pessoas infectadas não desenvolva câncer, os indivíduos com HPV se preocupam em infectar seus parceiros, sofrem com as repercussões físicas, incluindo possível perda de fertilidade e temem o desenvolvimento de câncer. Muitas pessoas com infecção por HPV não sabem que estão infectadas. As infecções por HPV ocorrem comumente em adolescentes e em pessoas durante seus anos reprodutivos. As lesões causadas por esses vírus são piores em pessoas imunocomprometidas, como aquelas com AIDS.

Howett e seus colegas estão procurando parceiros para desenvolver produtos que incorporem esses agentes anti-papilomavírus, sozinhos ou em combinação com outros microbicidas. Uma dessas parcerias foi estabelecida com Dan Malamud, Ph.D., e investigadores da Biosyn, Inc. na Filadélfia para incluir SDS em produtos contendo C31G, outro microbicida potente em desenvolvimento pela Biosyn.

As descobertas apresentadas neste artigo resultam de esforços conjuntos de pesquisa por investigadores dos Departamentos de Microbiologia e Imunologia e Patologia e do Jake Gittlen Cancer Research Institute do The Milton S. Hershey Medical Center do Penn State College of Medicine em Hershey, Pa. E investigadores do Departamento de Bioquímica da Escola de Medicina Dentária da Universidade da Pensilvânia e da Biosyn, Inc. em Filadélfia, Pensilvânia.

O trabalho foi realizado por meio de financiamento fornecido por uma Bolsa de Projeto de Programa concedida à Penn State, à Universidade da Pensilvânia, Biosyn, Inc. e à Universidade da Carolina do Norte pelo Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas, e com o apoio fornecido pelo Instituto de Pesquisa do Câncer Jake Gittlen.

Fonte da história:

Materiais fornecidos por Estado de Penn. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.


Um novo fundo de índice importante deve desanimar CEOs céticos quanto ao clima

Uma calamidade pegajosa está se arrastando pelo mar

Animais azuis são diferentes de todo o resto

Paola Picotti, a biofísica que liderou o estudo, explicou que os experimentos surgiram de uma velha e espinhosa questão: por que algumas células sobrevivem em altas temperaturas enquanto outras morrem? A bactéria Thermus thermophilus vive feliz em fontes termais e até mesmo em aquecedores de água domésticos, enquanto E. coli murcha acima de 40 graus Celsius (104 graus Fahrenheit). Fortes evidências indicam que diferenças na estabilidade das proteínas de cada organismo estão envolvidas. Mas observar o comportamento de uma proteína enquanto ela ainda está parada em sua célula viva - a maneira ideal de entendê-la - não é fácil. E isolar uma proteína em um tubo de ensaio dá apenas respostas parciais, porque dentro do organismo, as proteínas se aninham, alterando a química umas das outras ou mantendo-se na forma certa. Para entender o que está se desintegrando e por quê, você precisa olhar para as proteínas enquanto elas ainda estão influenciando umas às outras.


(Lucy Reading-Ikkanda / Revista Quanta)

Para resolver esse problema, a equipe desenvolveu um amplo fluxo de trabalho automatizado no qual separam as células abertas e aquecem seu conteúdo em estágios, liberando enzimas de fatiamento de proteínas nas misturas em todos os estágios. Essas enzimas são particularmente boas em fatiar proteínas que se desdobraram, de modo que os pesquisadores puderam dizer, observando os fragmentos, quais proteínas se desfizeram a cada aumento de temperatura. Dessa forma, eles representaram graficamente uma curva de desdobramento, ou desnaturação, para cada uma das milhares de proteínas que estudaram, mostrando seu arco à medida que se movia de uma estrutura intacta em temperaturas confortáveis ​​para um estado desnaturado conforme os graus aumentavam. Para ver como essas curvas diferiam entre as espécies, eles realizaram o processo em células de quatro espécies - humanos, E. coli, T. thermophilus e fermento. “Este é um belo estudo”, disse Allan Drummond, biólogo da Universidade de Chicago, enfatizando a escala e a delicadeza do processo.

Uma das observações mais claras foi que, em cada espécie, as proteínas não se desdobraram em massa com o aumento da temperatura. Em vez disso, “vimos que apenas um pequeno subconjunto de proteínas entra em colapso muito cedo”, disse Picotti, “e essas são proteínas-chave”. Em um diagrama de estilo de rede das inter-relações das proteínas, esses poucos frágeis são frequentemente altamente conectados, o que significa que eles influenciam vários processos na célula. “Sem eles, a célula não pode funcionar”, disse Picotti. “Quando eles acabarem, toda a rede provavelmente entrará em colapso.” E com isso, evidentemente, a vida da célula.

Esse paradoxo - de que algumas das proteínas mais importantes parecem ser as mais delicadas - pode refletir como a evolução as moldou para fazer seu trabalho. Se uma proteína tem muitos papéis a desempenhar, ela pode ganhar a vantagem de ser um pouco instável e propensa a desdobramento e redobramento, pois isso poderia permitir que ela assumisse várias formas apropriadas para qualquer que seja seu próximo alvo. “Muitas dessas proteínas [chave] têm alta flexibilidade, o que as torna mais instáveis”, mas pode dar a elas a versatilidade de se ligarem a uma variedade de moléculas-alvo na célula, explicou Picotti. “É assim que eles podem desempenhar sua função, provavelmente. ... É uma troca. ”

Olhando mais de perto E. coli, para os quais eles tinham os dados mais limpos, os pesquisadores também encontraram uma relação entre a abundância de uma proteína - quantas cópias dela estão flutuando ao redor da célula - e sua estabilidade. Quanto mais cópias a célula fazia, relataram eles, mais calor era necessário para quebrar uma proteína. (A abundância, deve-se notar, não necessariamente se correlaciona com ser essencial para a vida: algumas proteínas raras são cruciais.) Essa conexão entre abundância e robustez apóia uma ideia que Drummond apresentou há cerca de uma década, a respeito da proteína celular. tornando a tendência da máquina para cometer erros ocasionais. Um erro geralmente desestabiliza uma proteína. Se essa proteína for comum, produzida às centenas ou milhares em uma célula diariamente, então as cópias mal dobradas feitas em grande número podem obstruir fatalmente a célula. Caberia a um organismo desenvolver versões de proteínas comuns com estabilidade extra embutida, e os dados da equipe de Picotti parecem refletir isso.

Para explorar quais qualidades tornam uma proteína estável ao calor, os pesquisadores compararam os dados de E. coli e T. thermophilus. E. coli as proteínas começaram a se decompor a 40 graus Celsius e degradaram-se principalmente em 70 graus Celsius. Mas nessa temperatura, T. thermophilus as proteínas estavam começando a ficar desconfortáveis: algumas delas continuavam a manter sua forma até pelo menos 90 graus Celsius. A equipe descobriu que o T. thermophilus as proteínas tendiam a ser mais curtas e certos tipos de formas e componentes surgiam com mais frequência nas proteínas mais estáveis.


Lucy Reading-Ikkanda / Quanta Magazine

Essas descobertas podem ajudar os pesquisadores a projetar proteínas com estabilidades cuidadosamente ajustadas às suas necessidades. Em muitos processos industriais que envolvem bactérias, por exemplo, elevar a temperatura aumenta o rendimento - mas em pouco tempo as bactérias morrem por causa do calor. Será interessante ver se podemos estabilizar uma bactéria tornando essas poucas proteínas que se desintegram mais cedo mais resistentes à temperatura, disse Picotti.

Além de todas essas observações, no entanto, a riqueza de informações do grupo sobre a facilidade com que cada proteína se desdobra deixou alguns biólogos especialmente animados. A estabilidade de uma proteína é uma medida direta da probabilidade de formar agregados: grupos de proteínas não dobradas que se aderem umas às outras. Os agregados, muitas vezes um pesadelo para a célula, podem interferir em tarefas essenciais. Por exemplo, eles estão implicados em algumas condições neurológicas graves, como a doença de Alzheimer, na qual placas de proteínas desnaturadas entupem o cérebro.

Paola Picotti, biofísica da ETH Zurich, descobriu que as células morrem quando o calor desfaz apenas um pequeno número de proteínas.
(Katrien Nowak)

Mas isso não significa que a agregação ocorre apenas em indivíduos que sofrem dessas condições. Ao contrário, os pesquisadores estão percebendo que pode estar acontecendo o tempo todo, sem estressores óbvios, e que uma célula saudável tem meios de lidar com isso. “Acho que isso é cada vez mais reconhecido como um fenômeno muito comum”, disse Michele Vendruscolo, bioquímica da Universidade de Cambridge. “A maioria das proteínas realmente se dobram incorretamente e se agregam no ambiente celular. A informação mais fundamental obtida por Picotti é sobre a fração de tempo em que uma determinada proteína está em seu estado desdobrado. Esta fração determina o grau de agregação. ” Algumas proteínas quase nunca se desdobram e agregam, outras o fazem apenas em certas situações e outras ainda o fazem constantemente. As informações detalhadas do novo artigo tornarão muito mais fácil estudar por que essas diferenças existem e o que significam, disse ele. Algumas das curvas desnaturantes até mostram padrões que sugerem que as proteínas estavam se agregando depois de se desdobrarem. “Eles conseguiram monitorar as duas etapas - tanto o desdobramento quanto as agregações subsequentes”, disse Vendruscolo. “Essa é a empolgação deste estudo.”

Enquanto muitos cientistas estão interessados ​​em agregados por causa dos danos que eles causam, alguns estão pensando no fenômeno de outro ângulo. Drummond disse que ficou claro que alguns agregados não são apenas pilhas de lixo flutuando ao redor da célula, eles contêm proteínas ativas que continuam a fazer seu trabalho.

Imagine que, à distância, você vê fumaça saindo de um prédio, disse ele. Ao seu redor estão formas que você assume como corpos, arrastados dos destroços. Mas se você chegar mais perto, pode descobrir que eles são, na verdade, pessoas vivas, que escaparam do prédio em chamas e estão esperando a emergência passar. Isso é o que está acontecendo no estudo de agregados, disse Drummond: Os pesquisadores estão descobrindo que, em vez de serem vítimas, as proteínas em agregados às vezes podem ser sobreviventes. “Na verdade, existe todo um campo que agora está explodindo”, disse ele.

Em vez de ser apenas um sinal de dano, a aglomeração pode servir como uma forma de as proteínas preservarem sua função quando as coisas ficarem difíceis. Pode ajudar a protegê-los do meio ambiente, por exemplo. E quando as condições melhoram, as proteínas podem deixar os agregados e se redobrar. “Eles têm mudanças sensíveis à temperatura [forma] que, se você não olhar muito de perto, parecem dobradas incorretamente”, disse Drummond. "Mas há outra coisa acontecendo." Em 2015 Célula papel, ele e colaboradores identificaram 177 proteínas de levedura que parecem recuperar a função após serem enclausuradas em agregados. Em um artigo publicado em março passado, sua equipe descobriu que alterar uma dessas proteínas para que ela não pudesse se agregar, na verdade, causou sérios problemas para a célula.

Em suma, este trabalho sugere que as proteínas são estruturas curiosamente dinâmicas. A princípio, eles podem parecer máquinas rígidas, trabalhando em tarefas fixas para as quais uma forma específica lhes convém. Mas, na verdade, as proteínas podem se transformar em várias formas diferentes no curso de suas funções normais. E em tempos de necessidade, suas formas podem se alterar tão radicalmente que parecem que estão expirando, quando na verdade estão se fortalecendo. No nível molecular, a vida pode consistir em constantemente se unir e desmoronar.


Como o calor mata as células

Acima de certa temperatura, uma célula entrará em colapso e morrerá. Uma das explicações mais diretas para essa falta de resistência ao calor é que as proteínas essenciais à vida - aquelas que extraem energia dos alimentos ou da luz solar, repelem invasores, destroem produtos residuais e assim por diante - costumam ter formas lindamente precisas. Eles começam como fios longos, depois se dobram em hélices, grampos de cabelo e outras configurações, conforme ditado pela sequência de seus componentes. Essas formas desempenham um grande papel no que fazem. No entanto, quando as coisas começam a esquentar, as ligações que mantêm as estruturas das proteínas juntas se quebram: primeiro as mais fracas e, em seguida, conforme a temperatura aumenta, as mais fortes. Faz sentido que uma perda generalizada da estrutura da proteína seja letal, mas até recentemente, os detalhes de como, ou se, isso mata as células superaquecidas eram desconhecidos.

Agora, no entanto, em um verdadeiro tour de force, os biofísicos da ETH Zurich, na Suíça, examinaram o comportamento de cada proteína em células de quatro organismos diferentes à medida que o calor aumenta. Este estudo e seu rico depósito de dados, publicado recentemente em Ciência, revelar que na temperatura em que uma célula morre - seja uma célula humana ou de Escherichia coli - apenas um punhado de proteínas-chave se desfazem. Além disso, a abundância de uma proteína em uma célula parece mostrar uma relação intrigante com a estabilidade da proteína. Os estudos oferecem um vislumbre das regras fundamentais que governam a ordem e a desordem das proteínas - regras que, os pesquisadores estão percebendo, têm implicações muito além da questão de por que o calor mata.

Paola Picotti, a biofísica que liderou o estudo, explicou que os experimentos surgiram de uma velha e espinhosa questão: por que algumas células sobrevivem em altas temperaturas enquanto outras morrem? A bactéria Thermus thermophilus vive feliz em fontes termais e até mesmo em aquecedores de água domésticos, enquanto E. coli murcha acima de 40 graus Celsius (104 graus Fahrenheit). Fortes evidências indicam que diferenças na estabilidade das proteínas de cada organismo estão envolvidas. Mas observar o comportamento de uma proteína enquanto ela ainda está parada em sua célula viva - a maneira ideal de entendê-la - não é fácil. E isolar uma proteína em um tubo de ensaio dá apenas respostas parciais, porque dentro do organismo, as proteínas se aninham, alterando a química umas das outras ou mantendo-se na forma certa. Para entender o que está desmoronando e por quê, você precisa olhar para as proteínas enquanto elas ainda estão influenciando umas às outras.

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Lucy Reading-Ikkanda / Quanta Magazine

Para resolver esse problema, a equipe desenvolveu um amplo fluxo de trabalho automatizado no qual separam as células abertas e aquecem seu conteúdo em estágios, liberando enzimas de fatiamento de proteínas nas misturas em todos os estágios. Essas enzimas são particularmente boas em fatiar proteínas que se desdobraram, de modo que os pesquisadores puderam dizer, observando os fragmentos, quais proteínas se desfizeram a cada aumento de temperatura. Dessa forma, eles representaram graficamente uma curva de desdobramento, ou desnaturação, para cada uma das milhares de proteínas que estudaram, mostrando seu arco à medida que se movia de uma estrutura intacta em temperaturas confortáveis ​​para um estado desnaturado à medida que os graus aumentavam. Para ver como essas curvas diferiam entre as espécies, eles realizaram o processo em células de quatro espécies - humanos, E. coli, T. thermophilus e fermento. “Este é um belo estudo”, disse Allan Drummond, biólogo da Universidade de Chicago, enfatizando a escala e a delicadeza do processo.

Uma das observações mais claras foi que, em cada espécie, as proteínas não se desdobraram em massa com o aumento da temperatura. Em vez disso, “vimos que apenas um pequeno subconjunto de proteínas entra em colapso muito cedo”, disse Picotti, “e essas são proteínas-chave”. Em um diagrama de estilo de rede das inter-relações das proteínas, esses poucos frágeis são frequentemente altamente conectados, o que significa que eles influenciam vários processos na célula. “Sem eles, a célula não pode funcionar”, disse Picotti. “Quando eles acabarem, toda a rede provavelmente entrará em colapso.” E com isso, evidentemente, a vida da célula.

Esse paradoxo - de que algumas das proteínas mais importantes parecem ser as mais delicadas - pode refletir como a evolução as moldou para fazer seu trabalho. Se uma proteína tem muitos papéis a desempenhar, ela pode ganhar a vantagem de ser um pouco instável e propensa a desdobramento e redobramento, pois isso poderia permitir que ela assumisse várias formas apropriadas para qualquer que seja seu próximo alvo. “Muitas dessas proteínas [chave] têm alta flexibilidade, o que as torna mais instáveis”, mas pode dar a elas a versatilidade de se ligarem a uma variedade de moléculas-alvo na célula, explicou Picotti. “É assim que eles podem desempenhar sua função, provavelmente. & # 8230 É uma troca. ”

Olhando mais de perto E. coli, para os quais tinham os dados mais limpos, os pesquisadores também encontraram uma relação entre a abundância de uma proteína - quantas cópias dela estão flutuando ao redor da célula - e sua estabilidade. Quanto mais cópias a célula fazia, eles relataram, mais calor era necessário para quebrar uma proteína. (A abundância, deve-se notar, não necessariamente se correlaciona com ser essencial para a vida: algumas proteínas raras são cruciais.) Essa conexão entre abundância e robustez apóia uma ideia que Drummond apresentou há cerca de uma década, a respeito da proteína celular. tornando a tendência da máquina para cometer erros ocasionais. Um erro geralmente desestabiliza uma proteína. Se essa proteína for comum, produzida às centenas ou milhares em uma célula diariamente, então as cópias mal dobradas feitas em grande número podem obstruir fatalmente a célula. Caberia a um organismo desenvolver versões de proteínas comuns com estabilidade extra embutida, e os dados da equipe de Picotti parecem refletir isso.

Para explorar quais qualidades tornam uma proteína estável ao calor, os pesquisadores compararam os dados de E. coli e T. thermophilus. E. coli as proteínas começaram a se decompor a 40 graus Celsius e degradaram-se principalmente em 70 graus Celsius. Mas nessa temperatura, T. thermophilus as proteínas estavam começando a ficar desconfortáveis: algumas delas continuavam a manter sua forma até pelo menos 90 graus Celsius. A equipe descobriu que o T. thermophilus as proteínas tendiam a ser mais curtas e certos tipos de formas e componentes surgiam com mais frequência nas proteínas mais estáveis.

Lucy Reading-Ikkanda / Quanta Magazine

Essas descobertas podem ajudar os pesquisadores a projetar proteínas com estabilidades cuidadosamente ajustadas às suas necessidades. Em muitos processos industriais que envolvem bactérias, por exemplo, o aumento da temperatura aumenta o rendimento - mas em pouco tempo as bactérias morrem devido ao calor. Será interessante ver se podemos estabilizar uma bactéria tornando essas poucas proteínas que se desintegram mais cedo mais resistentes à temperatura, disse Picotti.

Além de todas essas observações, no entanto, a riqueza de informações do grupo sobre a facilidade com que cada proteína se desdobra deixou alguns biólogos especialmente animados. A estabilidade de uma proteína é uma medida direta da probabilidade de formar agregados: grupos de proteínas não dobradas que se aderem umas às outras. Os agregados, muitas vezes um pesadelo para a célula, podem interferir em tarefas essenciais. Por exemplo, eles estão implicados em algumas condições neurológicas graves, como a doença de Alzheimer, na qual placas de proteínas desnaturadas entupem o cérebro.

Mas isso não significa que a agregação ocorre apenas em indivíduos que sofrem dessas condições. Ao contrário, os pesquisadores estão percebendo que pode estar acontecendo o tempo todo, sem estressores óbvios, e que uma célula saudável tem meios de lidar com isso. “Acho que isso é cada vez mais reconhecido como um fenômeno muito comum”, disse Michele Vendruscolo, bioquímica da Universidade de Cambridge. “A maioria das proteínas realmente se dobram incorretamente e se agregam no ambiente celular. A informação mais fundamental obtida por Picotti é sobre a fração de tempo em que uma determinada proteína está em seu estado desdobrado. Esta fração determina o grau de agregação. ” Algumas proteínas quase nunca se desdobram e agregam, outras o fazem apenas em certas situações e outras ainda o fazem constantemente. As informações detalhadas do novo artigo tornarão muito mais fácil estudar por que essas diferenças existem e o que significam, disse ele. Algumas das curvas desnaturantes até mostram padrões que sugerem que as proteínas estavam se agregando depois de se desdobrarem. “Eles conseguiram monitorar as duas etapas - tanto o desdobramento quanto as agregações subsequentes”, disse Vendruscolo. “Essa é a empolgação deste estudo.”

Enquanto muitos cientistas estão interessados ​​em agregados por causa dos danos que eles causam, alguns estão pensando no fenômeno de outro ângulo. Drummond disse que ficou claro que alguns agregados não são apenas pilhas de lixo flutuando ao redor da célula, eles contêm proteínas ativas que continuam a fazer seu trabalho.

Imagine que, à distância, você vê fumaça saindo de um prédio, disse ele. Ao seu redor estão formas que você assume como corpos, arrastados dos destroços. Mas se você chegar mais perto, pode descobrir que eles são, na verdade, pessoas vivas, que escaparam do prédio em chamas e estão esperando a emergência passar. Isso é o que está acontecendo no estudo de agregados, disse Drummond: Os pesquisadores estão descobrindo que, em vez de serem vítimas, as proteínas em agregados às vezes podem ser sobreviventes. “Na verdade, existe todo um campo que agora está explodindo”, disse ele.

Em vez de ser apenas um sinal de dano, a aglomeração pode servir como uma forma de as proteínas preservarem sua função quando as coisas ficarem difíceis. Pode ajudar a protegê-los do meio ambiente, por exemplo. E quando as condições melhoram, as proteínas podem deixar os agregados e se redobrar. “Eles têm mudanças sensíveis à temperatura [forma] que, se você não olhar muito de perto, parecem dobradas incorretamente”, disse Drummond. "Mas há outra coisa acontecendo." Em 2015 Célula papel, ele e colaboradores identificaram 177 proteínas de levedura que parecem recuperar a função após serem enclausuradas em agregados. Em um artigo publicado em março passado, sua equipe descobriu que alterar uma dessas proteínas para que ela não pudesse se agregar, na verdade, causou sérios problemas para a célula.

Em suma, este trabalho sugere que as proteínas são estruturas curiosamente dinâmicas. A princípio, eles podem parecer máquinas rígidas, trabalhando em tarefas fixas para as quais uma forma específica lhes convém. Mas, na verdade, as proteínas podem se transformar em várias formas diferentes no curso de suas funções normais. E em tempos de necessidade, suas formas podem se alterar tão radicalmente que parecem que estão expirando, quando na verdade estão se fortalecendo. No nível molecular, a vida pode consistir em constantemente se unir e desmoronar.


Conteúdo

Em experimentos iniciais sobre citotoxicidade mediada por células contra células-alvo tumorais, tanto em pacientes com câncer quanto em modelos animais, os investigadores observaram consistentemente o que foi denominado uma reatividade "natural", isto é, uma determinada população de células parecia ser capaz de lisar células tumorais sem ter previamente sensibilizado para eles. O primeiro estudo publicado para afirmar que as células linfóides não tratadas eram capazes de conferir uma imunidade natural aos tumores foi realizado pelo Dr. Henry Smith na Escola de Medicina da Universidade de Leeds em 1966, [10] levando à conclusão de que o "fenômeno aparece [ ed] para ser uma expressão dos mecanismos de defesa ao crescimento do tumor presente em camundongos normais. " Outros pesquisadores também fizeram observações semelhantes, mas como essas descobertas eram inconsistentes com o modelo estabelecido na época, muitos inicialmente consideraram essas observações como artefatos. [11]

Em 1973, a atividade de 'morte natural' foi estabelecida em uma ampla variedade de espécies, e a existência de uma linhagem separada de células possuindo essa habilidade foi postulada. A descoberta de que um tipo único de linfócito era responsável pela citotoxicidade "natural" ou espontânea foi feita no início da década de 1970 pelo aluno de doutorado Rolf Kiessling e pelo pós-doutorado Hugh Pross, no camundongo, [12] e por Hugh Pross e o aluno de doutorado Mikael Jondal no humano. [13] [14] O trabalho com camundongos e humanos foi realizado sob a supervisão dos professores Eva Klein e Hans Wigzell, respectivamente, do Instituto Karolinska de Estocolmo. A pesquisa de Kiessling envolveu a capacidade bem caracterizada dos linfócitos T de lisar células tumorais contra as quais haviam sido previamente imunizados. Pross e Jondal estavam estudando a citotoxicidade mediada por células em sangue humano normal e o efeito da remoção de várias células portadoras de receptor nessa citotoxicidade. Mais tarde, naquele mesmo ano, Ronald Herberman publicou dados semelhantes com relação à natureza única da célula efetora do camundongo. [15] Os dados humanos foram confirmados, em sua maior parte, por West et al. [16] usando técnicas semelhantes e a mesma linha celular alvo eritroleucêmica, K562. K562 é altamente sensível à lise por células NK humanas e, ao longo das décadas, o ensaio de liberação de cromo K562 51 tornou-se o ensaio mais comumente usado para detectar a atividade funcional de NK humana. [17] Seu uso quase universal significa que os dados experimentais podem ser comparados facilmente por diferentes laboratórios ao redor do mundo.

Usando a centrifugação de densidade descontínua e, posteriormente, anticorpos monoclonais, a capacidade natural de matar foi mapeada para o subconjunto de grandes linfócitos granulares conhecidos hoje como células NK. A demonstração de que grandes linfócitos granulares isolados por gradiente de densidade eram responsáveis ​​pela atividade NK humana, feita por Timonen e Saksela em 1980, [18] foi a primeira vez que as células NK foram visualizadas microscopicamente e foi um grande avanço no campo.

As células NK podem ser classificadas como CD56 brilhante ou CD56 escuro. [19] [20] [3] As células NK CD56 brilhantes são semelhantes às células T auxiliares em exercer sua influência pela liberação de citocinas. [20] As células NK brilhantes CD56 constituem a maioria das células NK, sendo encontradas na medula óssea, tecido linfóide secundário, fígado e pele. [3] As células NK CD56 dim são encontradas principalmente no sangue periférico, [3] e são caracterizadas por sua capacidade de matar células. [20] Células NK CD56 dim são sempre positivas para CD16 (CD16 é o mediador principal da citotoxicidade celular dependente de anticorpos (ADCC). [20] CD56 bright pode fazer a transição para CD56 dim adquirindo CD16. [3]

As células NK podem eliminar as células infectadas por vírus via ADCC mediada por CD16. [21] Todos os pacientes com doença coronavírus 2019 (COVID-19) mostram células NK CD56 brilhantes depletadas, mas CD56 dim é depletado apenas em pacientes com COVID-19 grave. [21]

Os receptores das células NK também podem ser diferenciados com base na função. Os receptores naturais de citotoxicidade induzem diretamente a apoptose (morte celular) após a ligação ao ligante Fas que indica diretamente a infecção de uma célula. Os receptores independentes de MHC (descritos acima) usam uma via alternativa para induzir a apoptose em células infectadas. A ativação da célula natural killer é determinada pelo equilíbrio entre a estimulação do receptor de ativação e inibição. Por exemplo, se a sinalização do receptor inibidor é mais proeminente, então a atividade das células NK será inibida de forma semelhante, se o sinal de ativação for dominante, então a ativação das células NK resultará. [22]

Os tipos de receptores de células NK (com membros inibitórios, bem como alguns ativadores) são diferenciados pela estrutura, com alguns exemplos a seguir:

Ativando receptores Editar

  • Ly49(homodímeros), relativamente antigos, receptores da família de lectinas do tipo C, têm presença multigênica em camundongos, enquanto os humanos têm apenas um Ly49 pseudogênico, o receptor para moléculas MHC I clássicas (polimórficas).
  • NCR (receptores naturais de citotoxicidade), proteínas transmembrana tipo 1 da superfamília das imunoglobulinas, após a estimulação mediar a morte de NK e a liberação de IFNγ. Eles se ligam a ligantes virais, como hemaglutininas e hemaglutininas neuraminidases, alguns ligantes bacterianos e ligantes celulares relacionados ao crescimento tumoral, como o PCNA.
  • CD16 (FcγIIIA) desempenha um papel na citotoxicidade mediada por células dependente de anticorpos, em particular, eles se ligam à imunoglobulina G.

Receptores inibitórios Editar

    (KIRs) pertencem a uma família multigênica de receptores de domínio extracelular semelhantes a Ig evoluídos mais recentemente, estão presentes em primatas não humanos e são os principais receptores para MHC I clássico (HLA-A, HLA-B, HLA-C) e não clássicos Mamu-G (HLA-G) em primatas. Alguns KIRs são específicos para certos subtipos de HLA. A maioria dos KIRs é inibitória e dominante. As células regulares expressam MHC de classe 1, portanto, são reconhecidas pelos receptores KIR e a morte das células NK é inibida. [5]
  • CD94 / NKG2 (heterodímeros), um receptor da família da lectina do tipo C, é conservado em roedores e primatas e identifica moléculas MHC I não clássicas (também não polimórficas), como HLA-E. A expressão de HLA-E na superfície celular é dependente da presença de epítopo de peptídeo nonamer derivado da sequência de sinal de moléculas de MHC de classe I clássicas, que é gerada pela ação sequencial da peptídeo de sinal peptidase e do proteassoma. Embora indireta, esta é uma forma de pesquisar os níveis das moléculas HLA clássicas (polimórficas).
  • ILT ou LIR (receptor semelhante a imunoglobulina) - são membros recentemente descobertos da família de receptores Ig.
  • Ly49 (homodímeros) têm isoformas ativadoras e inibitórias. Eles são altamente polimórficos no nível da população embora não estejam estruturalmente relacionados aos KIRs, eles são os homólogos funcionais dos KIRs em camundongos, incluindo o padrão de expressão. Ly49s são receptores para moléculas MHC I clássicas (polimórficas).

Apoptose celular mediada por grânulos citolíticos Editar

As células NK são pequenos grânulos citotóxicos em seu citoplasma que contêm proteínas como perforina e proteases conhecidas como granzimas. Após a liberação em estreita proximidade com uma célula programada para matar, a perforina forma poros na membrana celular da célula alvo, criando um canal aquoso através do qual as granzimas e moléculas associadas podem entrar, induzindo apoptose ou lise osmótica das células. A distinção entre apoptose e lise celular é importante na imunologia: a lise de uma célula infectada por vírus pode potencialmente liberar os vírions, enquanto a apoptose leva à destruição do vírus em seu interior. As α-defensinas, moléculas antimicrobianas, também são secretadas pelas células NK e matam diretamente as bactérias, rompendo suas paredes celulares de maneira análoga à dos neutrófilos. [5]

Citotoxicidade mediada por células dependente de anticorpos (ADCC) Editar

As células infectadas são rotineiramente opsonizadas com anticorpos para detecção por células imunes. Anticorpos que se ligam a antígenos podem ser reconhecidos por receptores FcγRIII (CD16) expressos em células NK, resultando em ativação de NK, liberação de grânulos citolíticos e consequente apoptose celular. Este é o principal mecanismo de morte de alguns anticorpos monoclonais como rituximabe (Rituxan), ofatumumabe (Azzera) e outros. A contribuição da citotoxicidade mediada por células dependente de anticorpos para a morte de células tumorais pode ser medida com um teste específico que usa NK-92, uma linha imortal de células semelhantes a NK licenciada para NantKwest, Inc .: a resposta de células NK-92 que foram transfectados com um receptor Fc de alta afinidade são comparados com o do "tipo selvagem" NK-92 que não expressa o receptor Fc. [23]

Ativação de NK e linfócitos T citotóxicos (CTL) induzida por citocinas Editar

As citocinas desempenham um papel crucial na ativação das células NK. Como são moléculas de estresse liberadas pelas células após a infecção viral, elas servem para sinalizar à célula NK a presença de patógenos virais na área afetada. As citocinas envolvidas na ativação de NK incluem IL-12, IL-15, IL-18, IL-2 e CCL5. As células NK são ativadas em resposta a interferons ou citocinas derivadas de macrófagos. Eles servem para conter infecções virais enquanto a resposta imune adaptativa gera células T citotóxicas específicas do antígeno que podem eliminar a infecção. As células NK atuam no controle de infecções virais pela secreção de IFNγ e TNFα. O IFNγ ativa macrófagos para fagocitose e lise, e o TNFα atua para promover a morte direta de células tumorais NK. Pacientes com deficiência de células NK são altamente suscetíveis às fases iniciais da infecção pelo vírus do herpes.

Hipótese "self" ausente Editar

Para as células NK defenderem o corpo contra vírus e outros patógenos, elas requerem mecanismos que permitam determinar se uma célula está infectada ou não. Os mecanismos exatos permanecem o assunto da investigação atual, mas acredita-se que o reconhecimento de um estado de "self alterado" esteja envolvido. Para controlar sua atividade citotóxica, as células NK possuem dois tipos de receptores de superfície: receptores ativadores e receptores inibitórios, incluindo receptores tipo imunoglobulina de células assassinas. A maioria desses receptores não é exclusiva das células NK e também podem estar presentes em alguns subconjuntos de células T.

Os receptores inibitórios reconhecem alelos de MHC de classe I, o que poderia explicar por que as células NK matam preferencialmente as células que possuem baixos níveis de moléculas de MHC de classe I. Este modo de interação da célula NK com o alvo é conhecido como "auto-reconhecimento ausente", um termo cunhado por Klas Kärre e colegas de trabalho no final dos anos 90. As moléculas MHC de classe I são o principal mecanismo pelo qual as células exibem antígenos virais ou tumorais para as células T citotóxicas. Uma adaptação evolutiva comum a isso é vista tanto em micróbios intracelulares quanto em tumores: a regulação negativa crônica das moléculas de MHC I, que torna as células afetadas invisíveis às células T, permitindo-lhes escapar da imunidade mediada por células T. As células NK aparentemente evoluíram como uma resposta evolutiva a essa adaptação (a perda do MHC elimina a ação de CD4 / CD8, então outra célula imune evoluiu para cumprir a função). [24]

Vigilância de células tumorais Editar

As células natural killer muitas vezes não têm receptores de superfície celular específicos para o antígeno, portanto, fazem parte da imunidade inata, ou seja, capaz de reagir imediatamente sem exposição prévia ao patógeno. Tanto em camundongos quanto em humanos, os NKs podem desempenhar um papel na imunovigilância tumoral, induzindo diretamente a morte das células tumorais (os NKs atuam como linfócitos citolíticos efetores), mesmo na ausência de moléculas de adesão de superfície e peptídeos antigênicos. Este papel das células NK é crítico para o sucesso imunológico, particularmente porque as células T são incapazes de reconhecer patógenos na ausência de antígenos de superfície. [2] A detecção de células tumorais resulta na ativação de células NK e conseqüente produção e liberação de citocinas.

Se as células tumorais não causarem inflamação, também serão consideradas próprias e não induzirão uma resposta das células T. Uma série de citocinas são produzidas por NKs, incluindo fator de necrose tumoral α (TNFα), IFNγ e interleucina (IL-10). O TNFα e a IL-10 atuam como pró-inflamatórios e imunossupressores, respectivamente. A ativação das células NK e a subsequente produção de células efetoras citolíticas impactam os macrófagos, células dendríticas e neutrófilos, o que subsequentemente permite respostas de células T e B específicas para o antígeno. Em vez de atuar por meio de receptores específicos para o antígeno, a lise das células tumorais pelas células NK é mediada por receptores alternativos, incluindo NKG2D, NKp44, NKp46, NKp30 e DNAM. [22] NKG2D é um homodímero ligado por dissulfeto que reconhece uma série de ligantes, incluindo ULBP e MICA, que são tipicamente expressos em células tumorais. O papel da célula dendrítica - interface de células NK na imunobiologia foi estudado e definido como crítico para a compreensão do sistema imunológico complexo. [ citação necessária ]

As células NK, juntamente com macrófagos e vários outros tipos de células, expressam a molécula do receptor Fc (FcR) (FC-gama-RIII = CD16), um receptor bioquímico de ativação que se liga à porção Fc dos anticorpos da classe IgG. Isso permite que as células NK tenham como alvo células contra as quais uma resposta humoral tenha ocorrido e lise as células por meio da citotoxicidade dependente de anticorpos (ADCC). Esta resposta depende da afinidade do receptor Fc expresso nas células NK, que podem ter alta, intermediária e baixa afinidade para a porção Fc do anticorpo. Essa afinidade é determinada pelo aminoácido na posição 158 da proteína, que pode ser fenilalanina (alelo F) ou valina (alelo V). Os indivíduos com FcRgammRIII de alta afinidade (alelo 158 V / V) respondem melhor à terapia com anticorpos. Isso foi demonstrado para pacientes com linfoma que receberam o anticorpo Rituxan. Pacientes que expressam o alelo 158 V / V tiveram uma melhor resposta antitumoral. Apenas 15–25% da população expressa o alelo 158 V / V. Para determinar a contribuição de ADCC de anticorpos monoclonais, células NK-92 (uma linha de células NK "pura") foram transfectadas com o gene para o FcR de alta afinidade.

Eliminação de células senescentes Editar

Células assassinas naturais (células NK) e macrófagos desempenham um papel importante na depuração de células senescentes. [25] As células natural killer matam diretamente as células senescentes e produzem citocinas que ativam macrófagos que removem as células senescentes. [25]

As células assassinas naturais podem usar receptores NKG2D para detectar células senescentes e matar essas células usando a proteína citolítica formadora de poros perforina. [26] Os linfócitos T citotóxicos CD8 + também usam receptores NKG2D para detectar células senescentes e promovem a morte semelhante às células NK. [26]

Características adaptativas das células NK - células NK "semelhantes à memória", "adaptativas" e de memória Editar

A capacidade de gerar células de memória após uma infecção primária e a consequente rápida ativação imune e resposta a infecções subsequentes pelo mesmo antígeno é fundamental para o papel que as células T e B desempenham na resposta imune adaptativa.Por muitos anos, as células NK foram consideradas parte do sistema imunológico inato. No entanto, evidências crescentes recentemente sugerem que as células NK podem apresentar várias características que são geralmente atribuídas a células imunes adaptativas (por exemplo, respostas de células T), como expansão dinâmica e contração de subconjuntos, aumento da longevidade e uma forma de memória imunológica, caracterizada por uma forma mais potente resposta após o desafio secundário com o mesmo antígeno. [27] [28] Em camundongos, a maioria das pesquisas foi realizada com citomegalovírus murino (MCMV) e em modelos de reações de hipersensibilidade ao hapteno. Especialmente, no modelo MCMV, as funções de memória protetora de células NK induzidas por MCMV foram descobertas [29] e o reconhecimento direto do ligante MCMV m157 pelo receptor Ly49 foi demonstrado ser crucial para a geração de respostas adaptativas de células NK. [29] Em humanos, a maioria dos estudos enfocou a expansão de um subconjunto de células NK carregando o receptor ativador NKG2C (KLRC2). Essas expansões foram observadas principalmente em resposta ao citomegalovírus humano (HCMV), [30] mas também em outras infecções, incluindo Hantavírus, vírus Chikungunya, HIV ou hepatite viral. No entanto, se essas infecções virais desencadeiam a expansão de células NKG2C + NK adaptativas ou se outras infecções resultam na reativação de HCMV latente (como sugerido para hepatite [31]), permanece um campo de estudo. Notavelmente, pesquisas recentes sugerem que as células NK adaptativas podem usar o receptor de ativação NKG2C (KLRC2) para se ligar diretamente a antígenos peptídicos derivados de citomegalovírus humanos e responder ao reconhecimento de peptídeos com ativação, expansão e diferenciação, [32] um mecanismo de resposta ao vírus infecções que antes eram conhecidas apenas por células T do sistema imunológico adaptativo.

Função das células NK na gravidez Editar

Como a maioria das gestações envolve dois pais que não são compatíveis com o tecido, uma gravidez bem-sucedida exige que o sistema imunológico da mãe seja suprimido. As células NK são consideradas um tipo de célula importante neste processo. [33] Essas células são conhecidas como "células NK uterinas" (células uNK) e diferem das células NK periféricas. Eles estão no subconjunto de células NK CD56 bright, potentes na secreção de citocinas, mas com baixa capacidade citotóxica e relativamente semelhantes às células NK CD56 bright periféricas, com um perfil de receptor ligeiramente diferente. [33] Essas células uNK são os leucócitos mais abundantes presentes no utero no início da gravidez, representando cerca de 70% dos leucócitos aqui, mas de onde eles se originam permanece controverso. [34]

Essas células NK têm a capacidade de provocar citotoxicidade celular em vitro, mas em um nível inferior ao das células NK periféricas, apesar de conter perforina. [35] Ausência de citotoxicidade na Vivo pode ser devido à presença de ligantes para seus receptores inibitórios. As células trofoblásticas regulam negativamente o HLA-A e o HLA-B para se defender contra a morte mediada por células T citotóxicas. Isso normalmente acionaria as células NK ao perder o auto-reconhecimento, no entanto, essas células sobrevivem. Acredita-se que a retenção seletiva de HLA-E (que é um ligante para o receptor inibidor de células NK NKG2A) e de HLA-G (que é um ligante para o receptor KIR2DL4 inibidor de células NK) pelo trofoblasto o defenda contra a morte mediada por células NK. [33]

As células NK uterinas não mostraram nenhuma diferença significativa em mulheres com aborto espontâneo recorrente em comparação com os controles. No entanto, maiores porcentagens de células NK periféricas ocorrem em mulheres com abortos recorrentes do que em grupos de controle. [36]

As células NK secretam um alto nível de citocinas que ajudam a mediar sua função. As células NK interagem com o HLA-C para produzir citocinas necessárias para a proliferação trofoblástica. Algumas citocinas importantes que secretam incluem TNF-α, IL-10, IFN-γ, GM-CSF e TGF-β, entre outras. [33] Por exemplo, o IFN-γ dilata e afina as paredes das artérias espirais maternas para aumentar o fluxo sanguíneo para o local de implantação. [37]

Evasão de células NK por células tumorais Editar

Ao liberar ligantes solúveis NKG2D chamariz, as células tumorais podem evitar respostas imunes. Esses ligantes NKG2D solúveis se ligam aos receptores NKG2D das células NK, ativando uma falsa resposta NK e, conseqüentemente, criando competição pelo local do receptor. [2] Este método de evasão ocorre no câncer de próstata. Além disso, os tumores de câncer de próstata podem escapar do reconhecimento das células CD8 devido à sua capacidade de regular negativamente a expressão de moléculas MHC de classe 1. Este exemplo de evasão imune realmente destaca a importância das células NK na vigilância e resposta tumoral, pois as células CD8 podem, conseqüentemente, apenas agir nas células tumorais em resposta à produção de citocinas iniciada por NK (resposta imune adaptativa). [38]

Células NK excessivas Editar

Tratamentos experimentais com células NK resultaram em produção excessiva de citocinas e até choque séptico. A depleção do interferon gama de citocinas inflamatórias reverteu o efeito. [ citação necessária ]

Terapia anticâncer Editar

Uma vez que as células NK reconhecem as células-alvo quando expressam antígenos HLA não próprios (mas não próprios), as infusões de células NK autólogas (do próprio paciente) não mostraram nenhum efeito antitumoral. Em vez disso, os pesquisadores estão trabalhando no uso de células alogênicas do sangue periférico, o que requer que todas as células T sejam removidas antes da infusão nos pacientes para remover o risco de doença do enxerto contra o hospedeiro, que pode ser fatal. Isso pode ser alcançado usando uma coluna imunomagnética (CliniMACS). Além disso, devido ao número limitado de células NK no sangue (apenas 10% dos linfócitos são células NK), seu número precisa ser expandido em cultura. Isso pode levar algumas semanas e o rendimento depende do doador. Uma maneira mais simples de obter um grande número de células NK puras é expandir as células NK-92, cujas células crescem continuamente em cultura e podem ser expandidas para números de grau clínico em bolsas ou biorreatores. [39] Estudos clínicos demonstraram que é bem tolerado e algumas respostas antitumorais foram observadas em pacientes com câncer de pulmão, melanoma e linfoma. [40] [41] No entanto, há limitações significativas associadas à imunoterapia com NK-92, pois a linhagem celular foi derivada de um paciente com linfoma não Hodgkin e, portanto, deve ser irradiada antes da infusão, limitando assim a persistência na Vivo. Além disso, as células NK-92 carecem de CD-16, tornando-as incapazes de realizar ADCC, impedindo que esta terapia seja usada em combinação com terapias de anticorpos monoclonais. [42] Eles podem, no entanto, ser projetados para incluir CD16, permitindo assim a função ADCC e expandindo sua potencial utilidade terapêutica.

Infusões de células T projetadas para expressar um receptor de antígeno quimérico (CAR) que reconhece uma molécula de antígeno em células de leucemia podem induzir remissões em pacientes com leucemia avançada. Os desafios logísticos estão presentes para expandir as células T e os investigadores estão trabalhando na aplicação da mesma tecnologia às células NK do sangue periférico e NK-92. As células NK-92 podem ser projetadas para incluir CD16 e CARs para permitir que executem a morte mediada por ADCC via anticorpos IgG1 e morte mediada por CAR da mesma célula. Uma dessas linhas de células derivadas de NK-92 chamada t-haNK foi projetada com CD16 e um CAR anti-PD-L1 e está atualmente em desenvolvimento clínico para indicações oncológicas. NK-92.

Em um estudo no Hospital Infantil de Boston, em coordenação com o Dana-Farber Cancer Institute, no qual camundongos imunocomprometidos contraíram linfomas da infecção por EBV, um receptor ativador de NK chamado NKG2D foi fundido com uma porção Fc estimuladora do anticorpo EBV. A fusão NKG2D-Fc se mostrou capaz de reduzir o crescimento do tumor e prolongar a sobrevida dos receptores. Em um modelo de transplante de linfomas alimentados por LMP1, a fusão NKG2D-Fc provou ser capaz de reduzir o crescimento do tumor e prolongar a sobrevida dos receptores.

No linfoma de Hodgkin, no qual as células Hodgkin Reed-Sternberg malignas são tipicamente deficientes em HLA classe I, a evasão imune é em parte mediada por desvio em direção a um fenótipo de células NK PD-1hi exausto, e a reativação dessas células NK parece ser uma mecanismo de ação induzido pelo bloqueio do checkpoint. [43]

Resistência inata ao HIV Editar

Pesquisas recentes sugerem que interações específicas do gene KIR-MHC classe I podem controlar a resistência genética inata a certas infecções virais, incluindo HIV e seu conseqüente desenvolvimento de AIDS. [5] Determinados alótipos HLA foram encontrados para determinar a progressão do HIV para AIDS, um exemplo são os alelos HLA-B57 e HLA-B27, que retardaram a progressão do HIV para AIDS. Isso é evidente porque os pacientes que expressam esses alelos HLA apresentam cargas virais mais baixas e um declínio mais gradual no número de células T CD4 +. Apesar da considerável pesquisa e dados coletados medindo a correlação genética de alelos HLA e alótipos KIR, uma conclusão firme ainda não foi tirada quanto a qual combinação fornece menor suscetibilidade ao HIV e AIDS.

As células NK podem impor pressão imunológica sobre o HIV, que antes havia sido descrita apenas para células T e anticorpos. [44] O HIV sofre mutação para evitar a detecção de células NK. [44]

Células NK residentes no tecido Editar

A maior parte do nosso conhecimento atual é derivado de investigações de células NK esplênicas de camundongos e de sangue periférico humano. No entanto, nos últimos anos, populações de células NK residentes em tecidos foram descritas. [45] [46] Essas células NK residentes no tecido compartilham similaridade transcricional com as células T de memória residentes no tecido descritas anteriormente. No entanto, as células NK residentes no tecido não são necessariamente do fenótipo de memória e, de fato, a maioria das células NK residentes no tecido funcionalmente imaturas. [47] Esses subconjuntos especializados de células NK podem desempenhar um papel na homeostase do órgão. Por exemplo, as células NK são enriquecidas no fígado humano com um fenótipo específico e participam do controle da fibrose hepática. [48] ​​[49] Células NK residentes em tecidos também foram identificadas em locais como medula óssea, baço e, mais recentemente, no pulmão, intestinos e nódulos linfáticos. Nesses locais, as células NK residentes no tecido podem atuar como reservatórios para a manutenção de células NK imaturas em humanos ao longo da vida. [47]


O coronavírus não é páreo para o sabonete comum - aqui está a ciência por trás dele

É assim que o sabonete remove a sujeira e as bactérias da pele.

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Por que o sabonete funciona tão bem no novo coronavírus e, de fato, na maioria dos vírus? Porque é uma nanopartícula auto-montada em que o elo mais fraco é a bicamada lipídica (gordurosa).

Isso parece científico. Deixe-me explicar.

O sabão dissolve a membrana de gordura e o vírus se desfaz como um castelo de cartas e "morre", ou melhor, torna-se inativo porque os vírus não estão realmente vivos. Os vírus podem permanecer ativos fora do corpo por horas, até dias.

Desinfetantes ou líquidos, lenços umedecidos, géis e cremes que contenham álcool (e sabão) têm um efeito semelhante, mas não são tão bons quanto o sabonete comum. Além do álcool e do sabão, os agentes antibacterianos nesses produtos não afetam muito a estrutura do vírus. Conseqüentemente, muitos produtos antibacterianos são basicamente apenas uma versão cara de sabonete na forma como atuam sobre os vírus. Sabão é o melhor, mas lenços umedecidos com álcool são bons quando o sabão não é prático ou prático, por exemplo, em áreas de recepção de escritórios.

& ldquo O sabão supera as interações entre o vírus e a superfície da pele, e o vírus se desprende e se desfaz como um castelo de cartas. & rdquo

Química supramolecular

Mas por que, exatamente, o sabonete é tão bom? Para explicar isso, vou levá-lo por uma jornada de química supramolecular, nanociência e virologia. Tentarei explicar isso em termos genéricos, o que significa deixar de fora os termos especiais da química. (Devo salientar que, embora eu seja um especialista em química supramolecular e na montagem de nanopartículas, não sou um virologista.)

Sempre fui fascinado por vírus, pois os vejo como um dos exemplos mais espetaculares de como a química supramolecular e a nanociência convergem.

A maioria dos vírus consiste em três blocos de construção principais: RNA, proteínas e lipídios. O RNA é o material genético viral - é semelhante ao DNA. As proteínas têm várias funções, incluindo invadir a célula-alvo, ajudar na replicação do vírus e basicamente ser um bloco de construção chave (como um tijolo em uma casa) na estrutura do vírus.

Os lipídios então formam uma camada ao redor do vírus, tanto para proteção quanto para auxiliar em sua disseminação e invasão celular. O RNA, proteínas e lipídios se auto-montam para formar o vírus. De maneira crítica, não há fortes laços “covalentes” mantendo essas unidades juntas.

Em vez disso, a automontagem viral é baseada em interações "não covalentes" fracas entre as proteínas, RNA e lipídios. Juntos, eles agem juntos como um velcro, por isso é difícil quebrar a partícula viral auto-montada. Ainda assim, podemos fazer isso - com sabão!

A maioria dos vírus, incluindo o coronavírus, tem entre 50-200 nanômetros - então eles realmente são nanopartículas. As nanopartículas têm interações complexas com as superfícies em que estão, é o mesmo com os vírus. Pele, aço, madeira, tecido, tinta e porcelana são superfícies muito diferentes.

Quando um vírus invade uma célula, o RNA “sequestra” a maquinaria celular como um vírus de computador e força a célula a fazer novas cópias de seu próprio RNA e das várias proteínas que compõem o vírus.

Essas novas moléculas de RNA e proteínas se auto-organizam com lipídios (prontamente presentes na célula) para formar novas cópias do vírus. Ou seja, o vírus não faz fotocópias de si mesmo, mas sim cópias dos blocos de construção, que então se automontam em novos vírus.

Todos esses novos vírus acabam dominando a célula e ela morre ou explode, liberando vírus que infectam mais células. Nos pulmões, os vírus acabam nas vias respiratórias e nas membranas mucosas.

Quando você tosse ou, especialmente, quando espirra, pequenas gotas das vias respiratórias podem voar até 9 metros. Acredita-se que os maiores sejam os principais portadores do coronavírus e podem ter pelo menos 2,1 metros. Portanto, cubra suas tosses e espirros!

A pele é uma superfície ideal para vírus

Essas minúsculas gotículas acabam nas superfícies e secam rapidamente. Mas os vírus ainda estão ativos. O que acontece a seguir é sobre química supramolecular e como as nanopartículas auto-montadas (como os vírus) interagem com seu ambiente.

Agora é hora de apresentar um poderoso conceito de química supramolecular que efetivamente diz: Moléculas semelhantes parecem interagir mais fortemente umas com as outras do que outras diferentes. Madeira, tecido e pele interagem fortemente com os vírus.

Compare isso com aço, porcelana e pelo menos alguns plásticos, como Teflon. A estrutura da superfície também é importante. Quanto mais plana for a superfície, menos o vírus “grudará” na superfície. Superfícies mais ásperas podem separar o vírus.

Então, por que as superfícies são diferentes? O vírus é mantido unido por uma combinação de ligações de hidrogênio (como as da água) e interações hidrofílicas ou “semelhantes a gordura”. A superfície de fibras ou madeira, por exemplo, pode formar muitas ligações de hidrogênio com o vírus.

Em contraste, aço, porcelana ou Teflon não formam uma grande ligação de hidrogênio com o vírus. Portanto, o vírus não está fortemente ligado a essas superfícies e é bastante estável.

Por quanto tempo o vírus permanece ativo? Depende. Acredita-se que o novo coronavírus permaneça ativo em superfícies favoráveis ​​por horas, possivelmente um dia. O que torna o vírus menos estável? Umidade (“dissolve-se”), luz solar (luz ultravioleta) e calor (movimentos moleculares).

A pele é a superfície ideal para um vírus. É orgânico, é claro, e as proteínas e ácidos graxos nas células mortas na superfície interagem com o vírus por meio de ligações de hidrogênio e das interações hidrofílicas “semelhantes à gordura”.

Portanto, quando você toca uma superfície de aço com uma partícula de vírus, ela adere à sua pele e, portanto, é transferida para as suas mãos. Mas você (ainda) não está infectado. Porém, se você tocar em seu rosto, o vírus pode ser transferido.

E agora o vírus está perigosamente perto das vias respiratórias e das membranas mucosas dentro e ao redor da boca e dos olhos. Então o vírus pode entrar e - voila! - você está infectado. Isto é, a menos que seu sistema imunológico mate o vírus.

Se o vírus estiver em suas mãos, você pode transmiti-lo apertando a mão de outra pessoa. Beijos, bem, isso é bastante óbvio. Nem é preciso dizer que, se alguém espirrar na sua cara, você está preso.

Então, com que frequência você toca seu rosto? Acontece que a maioria das pessoas toca o rosto uma vez a cada dois a cinco minutos. Portanto, você corre um grande risco quando o vírus entra em suas mãos, a menos que você lave o vírus ativo.

Então, vamos tentar lavá-lo com água pura. Pode funcionar. Mas a água "apenas" compete com as fortes interações "como cola" entre a pele e o vírus por meio de ligações de hidrogênio. O vírus é pegajoso e pode não se mover. Água não é suficiente.

O sabão dissolve a estrutura de um vírus

Água com sabão é totalmente diferente. O sabão contém substâncias semelhantes às gorduras conhecidas como anfifílicos, algumas estruturalmente semelhantes aos lipídios da membrana do vírus. As moléculas de sabão “competem” com os lipídios na membrana do vírus. É mais ou menos assim que o sabonete também remove a sujeira normal da pele (veja o gráfico no início deste artigo).

As moléculas de sabão também competem com muitas outras ligações não covalentes que ajudam as proteínas, o RNA e os lipídios a se unirem. O sabão está efetivamente “dissolvendo” a cola que mantém o vírus unido. Adicione a isso toda a água.

O sabonete também supera as interações entre o vírus e a superfície da pele. Logo o vírus se desprende e se desfaz como um castelo de cartas devido à ação combinada de água e sabão. Boom, o vírus se foi!

A pele é áspera e enrugada, e é por isso que você precisa esfregar e molhar bastante para garantir que o sabonete atinja todos os cantos da superfície da pele que possam estar escondendo vírus ativos.

Os produtos à base de álcool incluem todos os “desinfetantes” e produtos “antibacterianos” que contêm uma alta proporção de solução de álcool, normalmente 60% -80% de etanol, às vezes com um pouco de isopropanol, água e um pouco de sabão.

O etanol e outros tipos de álcool não apenas formam prontamente ligações de hidrogênio com o material do vírus, mas, como solvente, são mais lipofílicos do que a água. Conseqüentemente, o álcool dissolve a membrana lipídica e interrompe outras interações supramoleculares no vírus.

No entanto, você precisa de uma concentração bastante alta (talvez mais de 60%) de álcool para obter uma rápida dissolução do vírus. Vodka ou uísque (geralmente 40% de etanol) não dissolve o vírus tão rapidamente. No geral, o álcool não é tão bom quanto o sabonete nessa tarefa.

Quase todos os produtos antibacterianos contêm álcool e um pouco de sabão, o que ajuda a matar os vírus. Mas alguns também incluem agentes “ativos” de eliminação de bactérias, como o triclosan. Esses, no entanto, basicamente nada fazem ao vírus.

O álcool funciona - até certo ponto

Para resumir, os vírus são quase como nanopartículas de gordura. Eles podem permanecer ativos por muitas horas em superfícies e, em seguida, serem captados pelo toque. Em seguida, eles chegam ao nosso rosto e nos infectam, porque a maioria de nós toca o rosto com frequência.

A água não é eficaz por si só na lavagem do vírus de nossas mãos. Produtos à base de álcool funcionam melhor. Mas nada supera o sabão - o vírus se desprende da pele e se desfaz rapidamente em água com sabão.

A química supramolecular e a nanociência nos dizem não apenas muito sobre como o vírus se auto-monta em uma ameaça funcional e ativa, mas também como podemos derrotar os vírus com algo tão simples quanto sabão.

Palli Thordarson é professor da Escola de Química da University of New South Wales, Sydney. Siga-o no Twitter e no Facebook.


Como os linfócitos citotóxicos matam as células cancerosas?

Nos últimos anos, a imunoterapia contra o câncer surgiu como uma alternativa segura e eficaz para o tratamento de cânceres que não respondem aos tratamentos clássicos, incluindo aqueles com alta agressividade. Novos moduladores imunológicos, como citocinas, bloqueadores de CTLA-4 (proteína 4 associada a linfócitos T citotóxicos) e PD-1 (proteína de morte celular programada 1) / PD-L1 (morte programada-ligante 1) e interação ou adoção terapia celular, foram desenvolvidos e aprovados para tratar carcinomas sólidos e hematológicos. Nesses cenários, os linfócitos citotóxicos (CL), principalmente células T citotóxicas (Tc) e células assassinas naturais (NK), são os responsáveis ​​finais por matar as células cancerosas e erradicar o tumor. Extensos estudos foram realizados para avaliar como as células Tc e NK são ativadas e reconhecem a célula cancerosa. Em contraste, poucos estudos se concentraram nas moléculas efetoras usadas por CLs para matar células cancerosas durante a imunovigilância e imunoterapia do câncer. Neste artigo, as duas principais vias envolvidas na morte celular tumoral mediada por CL, exocitose de grânulos (perforina e granzimas) e ligantes de morte, são brevemente introduzidos, seguidos por uma discussão crítica das moléculas envolvidas na morte celular durante a imunovigilância do câncer e imunoterapia. Esta discussão também cobre consequências inesperadas de efeitos pró-inflamatórios e de sobrevivência de granzimas e ligantes de morte e evidências experimentais recentes indicando que a perforina e as granzimas de CLs podem ativar vias não apoptóticas de morte celular, superando defeitos de apoptose e quimiorresistência. As consequências da apoptose versus outras modalidades de morte celular para um tratamento eficaz do câncer por meio da modulação do sistema imunológico do paciente também são brevemente discutidas. Veja todos os artigos nesta seção CCR Focus, "Cell Death and Cancer Therapy".


Mostrar / ocultar palavras para saber

Anticorpo: uma molécula feita por células B para capturar partículas estranhas e micróbios. mais

Antígeno: uma molécula que pode ser reconhecida pelo sistema imunológico. mais

Bactérias: Organismos microscópicos unicelulares que crescem e se multiplicam em todos os lugares da Terra. Eles podem ser úteis ou prejudiciais aos animais. mais

Citocina: uma substância química liberada pelas células do sistema imunológico que ajuda a coordenar uma resposta imunológica, enviando mensagens para células específicas. mais

Sistema imunológico: todas as células, tecidos e órgãos envolvidos no combate a infecções ou doenças no corpo. mais

Micróbio: uma coisa viva tão minúscula que você precisaria de um microscópio para vê-la. mais

Receptor: uma molécula na superfície de uma célula que responde a moléculas específicas e recebe sinais químicos enviados por outras células.

Amigo ou inimigo? Identificando invasores e bandidos

O corpo humano tem a capacidade de reconhecer milhões de inimigos diferentes. Nossa “força de defesa” embutida é chamada de sistema imunológico. Diferentes partes do sistema podem produzir células e substâncias químicas poderosas chamadas citocinas. Essas células e citocinas combinam e destroem bactérias e outros invasores. Milhões e milhões de células do sistema imunológico são organizadas em conjuntos e subconjuntos. Esses grupos de células passam informações de um lado para outro.

As substâncias químicas produzidas por essas células funcionam como um sistema de alarme interno. A mensagem deles é simples: “Os germes estão aqui. Mate os germes. ”

O sistema imunológico faz muito mais do que simplesmente nos proteger de infecções. Ele pode dizer a diferença entre as células do próprio corpo e as pertencentes a invasores. As células do sistema imunológico podem dizer a diferença entre "eu" e "não-eu".

Cada célula do nosso corpo carrega moléculas marcadoras especiais. Esses marcadores também são chamados de antígenos. Eles anunciam "a si mesmos". Pense em uma célula típica como sendo uma laranja coberta com palitos nodosos e bandeirinhas coloridas.

Em uma célula real, esses palitos e sinalizadores são pedaços de proteína e outras moléculas especiais. Um ou mais desses pedaços de proteína dizem às células caçadoras e assassinas do sistema imunológico que está tudo bem. O alarme soa quando os defensores imunológicos encontram uma célula ou micróbio que não possui um marcador “próprio”. O sistema entra em ação para enfrentar a ameaça de doenças.

Memória de longo prazo

As células do sistema imunológico podem se lembrar de lutas anteriores com vírus e bactérias causadores de doenças. O sistema mantém um registro químico de como reconheceu cada invasor. Essas moléculas de proteínas especiais são chamadas de anticorpos. Os anticorpos são moléculas em forma de Y. Eles se encaixam em um antígeno específico da mesma forma que uma chave se encaixa em uma fechadura. Qualquer célula ou organismo que ativa o sistema imunológico é chamado de antígeno (e geralmente não é um antígeno próprio). Os antígenos podem ser germes, como um vírus ou bactéria. Ou podem ser pedaços desses germes.

Os anticorpos se fixam em um antígeno. Eles servem como a bandeira que marca o invasor para a destruição. Mais tarde, quando um micróbio semelhante invade novamente, o corpo o reconhece como um invasor. O sistema imunológico entra em ação. O objetivo é destruir o antígeno ou micróbio invasor antes que ele possa se desenvolver em uma nova infecção.

É por isso que a maioria das pessoas contrai catapora ou outras doenças infantis apenas uma vez. O sistema imunológico lutou uma vez contra esses germes invasores. As vacinas funcionam da mesma maneira. Eles expõem seu corpo a pedaços ou versões enfraquecidas dos germes, e seu corpo aprende a combatê-los. As vacinas contra o sarampo e a caxumba ajudam as crianças a evitar de todo contrair a doença. Seu corpo mantém um registro químico e o protege de contrair essas doenças.


Assista o vídeo: 14 DZIWNYCH, ALE NIEZWYKŁYCH POMYSŁÓW Z MYDŁEM (Outubro 2022).