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Pesquisadores da UTEP descobriram que nanoplásticos e produtos químicos PFAS alteram significativamente proteínas essenciais para o desenvolvimento humano, como aquelas no leite materno e na mioglobina, potencialmente levando a defeitos de desenvolvimento e outros problemas de saúde. Essas descobertas ressaltam a necessidade urgente de alternativas de materiais mais seguros e informam futuras políticas ambientais.
Estudo da UTEP revela que tanto os nanoplásticos quanto os produtos químicos permanentes modificam proteínas cruciais no leite materno e nas fórmulas infantis.
Pesquisadores da Universidade do Texas em El Paso alcançaram avanços importantes no estudo de nanoplásticos e substâncias perfluoroalquílicas e polifluoroalquílicas (PFAS), também conhecidas como produtos químicos eternos. Sua pesquisa demonstra como esses compostos podem modificar a estrutura e a função de biomoléculas. Especificamente, a equipe descobriu que essas substâncias podem alterar proteínas presentes no leite materno humano e fórmulas infantis, o que poderia potencialmente levar a problemas de desenvolvimento mais tarde.
Nanoplásticos e produtos químicos eternos são compostos artificiais presentes em todo o ambiente; uma série de estudos recentes os relacionou a vários resultados negativos para a saúde. Enquanto os nanoplásticos se originam principalmente como resultado da degradação de materiais plásticos maiores, como garrafas de água e embalagens de alimentos, os produtos químicos eternos são encontrados em vários produtos, como utensílios de cozinha e roupas.
A equipe de pesquisa da UTEP se concentrou no impacto dos compostos em três proteínas críticas para o desenvolvimento e a função humana: beta-lactoglobulina, alfa-lactalbumina e mioglobina. Suas descobertas, que fornecem uma visão em nível atômico dos efeitos prejudiciais dos nanoplásticos e PFAS na saúde humana, são descritas em dois artigos recentes no Jornal da Sociedade Química Americana e Materiais e Interfaces Aplicados ACS.
Mahesh Narayan, Ph.D., professor e chefe da Divisão de Bioquímica do Departamento de Química e Bioquímica da UTEP. Crédito: The University of Texas at El Paso
“Ao entender os mecanismos moleculares de como os nanoplásticos e os produtos químicos eternos interrompem as funções celulares, os cientistas podem desenvolver alternativas mais seguras a esses materiais”, disse Mahesh Narayan, Ph.D., professor, membro da Royal Society of Chemistry e chefe da Divisão de Bioquímica do Departamento de Química e Bioquímica da UTEP, que supervisionou os dois estudos. “Os insights obtidos com essa pesquisa têm implicações de longo alcance.”
Narayan disse que, mais importante, sua pesquisa revelou que os nanoplásticos e os PFAS “dissolveram” completamente uma região de proteínas conhecida como hélice alfa, convertendo-as em estruturas chamadas folhas beta.
“Não esperávamos que todos eles tivessem esse impacto similar na hélice alfa”, disse Narayan. “Foi uma coincidência completa.” A equipe observou que essa alteração também ocorre em proteínas amiloides, que podem causar neurodegeneração e resultados neurotóxicos se os produtos químicos sintéticos atingirem o cérebro.
Outras descobertas importantes dos estudos são descritas abaixo.
Proteína do leite: Beta-Lactoglobulina (BLG)
BLG é uma proteína encontrada no leite de ovelhas e vacas e é comumente usada como ingrediente em fórmulas infantis. A proteína se liga ao retinol (vitamina A) e ácidos graxos e é crucial para a visão e o desenvolvimento cerebral em bebês.
A equipe de pesquisa descobriu que a eficiência de ligação do BLG ao retinol e aos ácidos graxos diminui com a exposição a nanoplásticos e PFAS. Essa diminuição, modelada por Lela Vukovic, Ph.D., professora associada do Departamento de Química e Bioquímica, pode levar a problemas significativos de desenvolvimento em recém-nascidos, disse a equipe.
Além disso, pela primeira vez, a equipe observou que o PFAS se liga à proteína do leite, transformando-a em um transportador para esses compostos.
A equipe de pesquisa inclui (linha superior, LR): Mahesh Narayan, Ph.D., professor e chefe da Divisão de Bioquímica no Departamento de Química e Bioquímica da UTEP; Randhal Ramirez Orozco, aluno de doutorado em ciência computacional; Sophia Borrego, aluna do segundo ano de ciências biomédicas; Samantha Arce, aluna do segundo ano de ciências biomédicas; Daisy Wilson, aluna de doutorado em ciências ambientais e engenharia; (linha inferior, LR) Ummy Habiba Sweety, aluna de doutorado em ciências ambientais e engenharia; e Jyotish Kumar, aluno de doutorado no Departamento de Química e Bioquímica. Lela Vukovic, Ph.D. (não retratada), professora associada no Departamento de Química e Bioquímica, também estava envolvida na pesquisa. Crédito: The University of Texas at El Paso
Leite materno humano: alfa-lactalbumina
A alfa-lactalbumina é encontrada no leite materno humano, participa da síntese de lactose e é ingerida por bebês para ajudar a atender às necessidades nutricionais. Pesquisadores da UTEP descobriram que nanoplásticos e PFAS corrompem a estrutura da proteína alfa-lactalbumina, comprometendo potencialmente a formação de lactose. A equipe disse que a interrupção pode levar a defeitos de desenvolvimento posteriores em bebês neonatais, como imunidade comprometida e absorção reduzida de minerais.
Armazenamento de oxigênio: mioglobina
A mioglobina, encontrada no sangue e no tecido muscular da maioria dos mamíferos, é crucial para armazenar oxigênio. A equipe de pesquisa da UTEP descobriu que nanoplásticos e PFAS comprometem a funcionalidade da proteína mioglobina, interrompendo sua capacidade de armazenar oxigênio. Essa interrupção pode levar a problemas de saúde, como falta de ar e anemia.
Experimentos adicionais da equipe demonstraram que a exposição a nanoplásticos prejudica a locomoção em vermes, com efeitos comparáveis ao paraquat — um herbicida que tem sido associado à doença de Parkinson.
“Este trabalho tem o potencial de impactar significativamente as políticas de saúde pública e ambientais, destacando o papel vital da pesquisa científica no enfrentamento dos desafios globais”, disse Robert Kirken, Ph.D., reitor da Faculdade de Ciências. “Estou orgulhoso da pesquisa inovadora conduzida pelo Dr. Narayan, Dr. Vukovic e suas equipes. Sua abordagem inovadora para entender como esses materiais artificiais interrompem as funções biomoleculares é um excelente exemplo do trabalho transformador que os pesquisadores da UTEP fazem regularmente.”
Narayan e sua equipe de pesquisa planejam continuar seus estudos e investigar os efeitos de outros plásticos e compostos PFAS.
Referências: “Uma visão atômica e molecular sobre como o PFOA reduz a α-helicidade, compromete a ligação do substrato e cria bolsas de ligação em uma proteína globular modelo” por Anju Yadav, Lela Vuković e Mahesh Narayan, 24 de abril de 2024, Jornal da Sociedade Química Americana.
DOI: 10.1021/jacs.4c02934
“Interações interfaciais entre nanoplásticos e sistemas biológicos: em direção a uma compreensão atômica e molecular da dishomeostase biológica induzida por plásticos” por Afroz Karim, Anju Yadav, Ummy Habiba Sweety, Jyotish Kumar, Sofia A. Delgado, Jose A. Hernandez, Jason C. White, Lela Vukovic e Mahesh Narayan, 9 de maio de 2024, Materiais e Interfaces Aplicados ACS.
DOI: 10.1021/acsami.4c03008