A ligação anormal de proteínas impede a criação da estrutura do esmalte, o que pode levar a dentes com problemas

As pessoas com uma condição conhecida como Amelogenesis imperfecta (Al) não desenvolvem o esmalte corretamente devido a um defeito de aminoácido na proteína essencial do esmalte chamada amelogenina. 

Cientistas do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL)relatam que as proteínas amelogeninas defeituosas colam-se ou ligam-se anormalmente à construção do esmalte, deixando de limpar quando o deveriam, impedindo assim o cuidadoso processo de crescimento pelo qual o esmalte forte é construído.

"Os dentes não são tão fortes porque o esmalte é muito mais fino e os cristais menos ordenados", disse Jinhui Tao, o primeiro autor do artigo. "Na maioria das pessoas, o esmalte é a substância mais dura do corpo, mas isso não é verdade para pacientes com IA".

O defeito genético resulta em esmalte descolorido, macio e se parte facilmente. O esmalte defeituoso torna os pacientes mais suscetíveis a cáries e doenças gengivais. Para entender o que está  a acontecer, Tao e seus colegas examinaram atentamente um processo conhecido como ligação às proteínas - quão fortemente as proteínas aderem a outras substâncias e entre si, em tempo real. O processo é crucial para a sinalização celular e para a nossa saúde, e os erros de ligação estão por trás de muitas doenças.

A equipe combinou microscopia de força atómica com espectroscopia de ressonância magnética nuclear de estado sólido disponível no EMSL, o Laboratório de Ciências Moleculares Ambientais, bem como outros métodos para estudar a mineralização e outros processos envolvendo as proteínas que formam o esmalte.

Descobriram que a propensão das proteínas defeituosas é ficar literalmente muito longas e fortes demais na superfície, impedindo que outros agentes moleculares realizem os seus trabalhos na criação de uma sólida estrutura cristalina. Provocam também a diminuição  da velocidade de uma enzima conhecida como MMP20, que remove o excesso de amelogenina da superfície mineral em desenvolvimento. Quando o MMP20 não pode fazer seu trabalho, o esmalte cresce mais lentamente e fica mais fraco. As proteínas pegajosas também retardam a formação de hidroxiapatita, o bloco de construção cristalino do esmalte.

É um pouco como a alvenaria, apenas no desenvolvimento dos dentes, muitas moléculas trabalham juntas para fazer um trabalho semelhante ao de um pedreiro. A maneira como a argamassa fica entre os tijolos é crucial para criar uma estrutura sólida e regular, cristalina. Se a argamassa for aplicada de maneira inconsistente ou desleixada, e se muita argamassa permanecer e endurecer em pedaços, os tijolos não se encaixam firmemente, resultam em lacunas e toda a estrutura é fraca e porosa e não cresce tão espessa ou ordenada como necessário. Em vez de uma parede impenetrável feita de cristais minerais, poços e lacunas formam-se no esmalte de pacientes com IA, permitindo a penetração de ácidos e bactérias que podem causar dor nos dentes e promover a cárie dentária.

O esmalte dentário liso e sólido que a maioria das pessoas nasce esconde a incrível complexidade molecular que torna isso possível. As proteínas estão constantemente interagindo com a superfície mineral do sulfato de cálcio natural (apatite). Esta nova pesquisa mostra que a força com que as proteínas se ligam tanto à estrutura mineral quanto à outras é um fator-chave na determinação de como os dentes se desenvolvem.

Explorar como as proteínas usam energia de ligação como moeda para realizar as suas tarefas também é relevante para muitas outras áreas da ciência. O trabalho atual concentra-se nas desordens genéticas que ocorrem naturalmente, mas o entendimento de como as proteínas se ligam e se interagem num ambiente complexo é algo relevante para uma ampla gama de pesquisas em ciências  dos materiais.

"Isso ajuda-nos a entender por que as pessoas com essas mutações têm esmalte dentário fraco e frágil, mas de maneira mais ampla, fornece informações importantes sobre como controlar a criação ou manipulação de materiais para muitas aplicações, como o desenvolvimento de novos produtos orgânicos-inorgânicos,  materiais híbridos para computação de alto desempenho, pesquisa de catálise ou armazenamento de energia ", disse Tao.

Fonte:  Medical X Press - National Academy of Sciences

Artigo original MXP:     "Abnormal binding of proteins impedes creation of crystalline enamel structure, which can lead to bad teeth"