A formação de polímeros supramoleculares dentro de células vivas surge como uma estratégia promissora para regular funções celulares, e os grânulos lipídicos (GLs) se destacam como ambientes adequados para esses processos. Compostos principalmente por lipídios neutros, como triacilgliceróis e ésteres de colesterol, os GLs desempenham um papel crucial nas funções celulares. No entanto, a auto-organização de polímeros supramoleculares em ambientes ricos em lipídios neutros, como os GLs, ainda não é completamente compreendida.

Pesquisadores do WPI-ITbM da Universidade de Nagoya, no Japão, conseguiram construir polímeros supramoleculares de forma programável em trioleína (TO), um dos componentes lipídicos mais abundantes dos GLs. O estudo foi publicado na revista Nature Communications.

Diferenças na polimerização em ambientes lipídicos

Os polímeros convencionais são mantidos unidos por ligações covalentes, enquanto os polímeros supramoleculares são formados por interações não covalentes, como ligações de hidrogênio e empilhamento. Essas estruturas são mais semelhantes aos processos biológicos, sendo capazes de se montar, desmontar e reorganizar.

No estudo, os pesquisadores analisaram monômeros fluorescentes verdes e azuis e sua polimerização supramolecular em TO, um triacilglicerol biologicamente relevante, simulando as condições encontradas nos GLs. Para comparação, a polimerização em éter dibutílico (DBE), que apresenta polaridade semelhante, também foi avaliada. Os resultados mostraram que o ambiente lipídico neutro da TO proporcionou condições ideais para o crescimento controlado de polímeros supramoleculares.

Ritmo controlado de montagem com trioleína

Ao utilizar monômeros fluorescentes, os pesquisadores conseguiram monitorar o processo de polimerização, incluindo os passos iniciais de nucleação e agregação, por meio de técnicas de imagem por fluorescência. A ultrassonificação do monômero 1 em TO promoveu a agregação, resultando em agregados fluorescentes verdes.

Diferências significativas foram observadas nos processos que levaram à agregação em TO e DBE. Em DBE, o monômero 1 começou a agregar imediatamente, enquanto em TO houve um atraso distinto de cerca de 35 minutos antes do início da agregação. Apesar da similaridade na polaridade, a estrutura da TO estabiliza temporariamente os monômeros e inibe a nucleação espontânea por meio de interações de ligação de hidrogênio transitórias.

A TO também inibiu a agregação indesejada entre as fibras de polímeros supramoleculares formadas. Enquanto as fibras permaneciam dispersas em TO, em DBE, elas se agregavam rapidamente.

Implicações para engenharia de grânulos lipídicos

Os resultados sugerem que os lipídios neutros presentes nos GLs podem atuar como um meio funcional para controlar a polimerização supramolecular. O estudo oferece diretrizes de design para moléculas auto-organizáveis em ambientes lipídicos neutros e fornece insights fundamentais para o desenvolvimento de tecnologias moleculares que visam ambientes lipídicos intracelulares.

Futuras pesquisas nessa área podem contribuir para o desenvolvimento de tratamentos para doenças relacionadas aos GLs e para a compreensão das funções dos organelas.

O artigo completo, intitulado "Construção Programável de Polímeros Supramoleculares em Ambientes Lipídicos Neutros", está disponível na Nature Communications.