Rede densa de axónios de neurónios de hipocampo em cultura, em tons de laranja sobre fundo escuro, com o corpo celular de um neurónio visível à direita

Neurónios de hipocampo de rato em cultura, com os axónios marcados (tubulina acetilada). Imagem de arquivo, não é do estudo. Fotografia: MikeRoscopy — Wikimedia Commons (CC BY 4.0), recorte.

🔬 Ciência

Duas equipas moleculares constroem e mantêm o «esqueleto» do axónio

Uma equipa do i3S — Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, da Universidade do Porto — descobriu como os neurónios constroem e conservam o «esqueleto» que sustenta o axónio. O estudo, publicado a 25 de setembro na Science Advances, mostra que essa estrutura é montada e depois mantida por versões diferentes do mesmo complexo proteico, o Arp2/3.

O axónio, o prolongamento por onde o neurónio transmite sinais, é sustentado por uma rede muito ordenada de anéis de actina separados por espectrina. A estrutura foi descrita em 2013 e é essencial para manter a forma da célula e organizar o transporte interno. Como era construída — e, sobretudo, como se mantinha — era o que faltava entender.

A mesma máquina molecular trabalha em dois turnos: uma versão do complexo Arp2/3 monta os anéis de actina nas fases iniciais do neurónio; outra assume o lugar quando a célula amadurece, para os manter estáveis. As duas versões não são intercambiáveis.

Um esqueleto que exige super-resolução

Para o observar, a equipa usou microscopia de super-resolução (STED), capaz de distinguir estruturas à escala nanométrica, em neurónios de hipocampo cultivados em laboratório, e edição genética CRISPR-Cas9 para desligar cada versão do complexo. Ratinhos modificados confirmaram o efeito em tecido nervoso. Os resultados mostram que o Arp2/3 integra a própria estrutura periódica do axónio — um dado que não era conhecido.

Actina ramificada, não só filamentos longos

A ideia dominante era a de que os anéis seriam formados sobretudo por dois filamentos longos de actina entrelaçados. O novo trabalho acrescenta uma peça: além dos filamentos lineares, a arquitetura inclui redes de actina ramificada, cujo crescimento é controlado pelo Arp2/3. Os autores notam que isto aproxima o esqueleto do axónio de outras estruturas celulares em que filamentos lineares e ramificados cooperam.

Duas versões, dois papéis

O complexo Arp2/3 tem sete subunidades e costuma ser descrito como uma máquina única. Três dessas subunidades existem, porém, em versões diferentes, e as combinações resultantes comportam-se de forma distinta. A equipa mostrou que os isocomplexos com ARPC1A e ARPC5 são decisivos na fase inicial, quando os anéis de actina estão a ser formados.

À medida que o neurónio amadurece, a composição muda e passam a predominar os isocomplexos com ARPC1B e ARPC5L, que garantem a estabilidade dos anéis já formados. «Existe uma verdadeira mudança de equipa a nível molecular», afirma Mónica Sousa, coordenadora do estudo e líder do grupo Nerve Regeneration do i3S.

Versão que constrói os anéis (fase inicial)ARPC1A + ARPC5
Versão que mantém os anéis (neurónio maduro)ARPC1B + ARPC5L
Periodicidade da distribuição de ARPC5L no axónio183 ± 25 nm
Modelos usadosneurónios de hipocampo em cultura e ratinhos geneticamente modificados
Revista e dataScience Advances, 25 de setembro de 2026

Quando a manutenção falha

Figura científica com imagens de microscopia e gráficos: comparação entre um axónio de controlo e um axónio sem ARPC5L, com perda da organização periódica da actina e da espectrina, e gráficos de degeneração axonal e de transporte de mitocôndrias

Sem a versão de manutenção (ARPC5L), o axónio perde a organização periódica: em cima, um axónio de controlo e outro sem ARPC5L, com actina (phalloidin) e βII-espectrina; abaixo, a degeneração axonal e o transporte de mitocôndrias.

Crédito: Costa et al., Science Advances 12(39), eaec9522 (2026) — CC BY 4.0

O passo seguinte foi retirar a versão de manutenção. Em neurónios já maduros, a eliminação de ARPC5L desorganizou os anéis — a periodicidade da actina e da espectrina perdeu-se — e levou à fragmentação do axónio. O transporte de mitocôndrias caiu de forma acentuada, em número e em velocidade. Nos ratinhos sem ARPC5L nos neurónios apareceram mais dilatações ao longo dos prolongamentos, sinal de degeneração axonal.

O que este estudo ainda não é

Os resultados são de biologia básica: foram obtidos em neurónios em cultura e em ratinhos, não em humanos, e não demonstram qualquer terapia.

A ligação às doenças neurodegenerativas é apresentada pela equipa como direção de investigação a longo prazo. A perda de integridade estrutural dos neurónios marca essas doenças, e perceber como a estrutura é mantida pode ajudar a interpretar o que falha — mas a implicação clínica está por demonstrar.

O trabalho tem 15 autores, do i3S e de várias instituições europeias — a Universidade de Würzburg, o laboratório EMBL, o centro alemão DKFZ, o Francis Crick Institute e o Imperial College, em Londres. Foi financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia e por uma bolsa do Conselho Europeu de Investigação (Horizonte 2020), com apoio do financiamento central do Francis Crick Institute.

Fica por responder se a mesma mudança de versões acontece no sistema nervoso humano. O que o estudo já estabelece é mais simples: uma máquina molecular que se julgava única divide, afinal, o trabalho em dois turnos.

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