Papel do GDF11 na miogênese: potencial alvo no processo regenerativo

Abstract

A regeneração muscular é fortemente regulada e depende de células satélites (células progenitoras musculares) e de células imunológicas. Membros da superfamília TGF-β, incluindo a miostatina e o TGF-β1 secretado por macrófagos, desempenham papéis essenciais na miogênese. Outro membro desta superfamília, o GDF11, tem sido implicado no rejuvenescimento muscular. No entanto, existem descobertas conflitantes em relação à sua função nos músculos e outros tecidos. Para elucidar o papel do GDF11 e seu receptor ALK4 na miogênese esquelética e propor um peptídeo inibitório direcionado à interação GDF11-ALK4, com base em descobertas anteriores do nosso grupo, conduzimos investigações sobre como o GDF11 afeta a miogênese in vitro e exploramos as interações GDF11-ALK4 in sílico. Utilizamos mioblastos humanos selvagem e deficiente para ALK4 mediado por CRISPR (ALK4-KO), para avaliar a proliferação, diferenciação, adesão e migração celular in vitro. Para análise in silico, utilizamos ColabFold/AlphaFold para modelar o complexo GDF11-ALK4 e desenvolvemos um peptídeo inibitório derivado de GDF11 usando o Peptiderive Server. Para avaliar a estabilidade dos complexos, realizamos simulações de dinâmica molecular. Nossos experimentos mostraram que o GDF11 não afeta a proliferação e adesão de mioblastos, mas inibe fortemente a diferenciação e migração de miotubos. Além disso, na ausência de ALK4, a diferenciação, adesão e migração de mioblastos no substrato de laminina-111 foram comprometidas. Curiosamente, observamos uma redução substancial na expressão da integrina α6β1, receptor de laminina, na ausência de ALK4, conforme analisado por citometria de fluxo. O primeiro peptídeo inibitório que geramos não conseguiu se ligar de forma estável ao ALK4. Apesar da instabilidade do peptídeo planejado, observamos boa estabilidade na simulação proteína-proteína, o que nos permitiu recuperar algumas interações chave que serão relevantes para um novo peptídeo a ser proposto. Nossas descobertas ressaltam o potencial do desenvolvimento de inibidores direcionados à ação do GDF11, particularmente, o seu efeito bloqueador da diferenciação muscular, como um caminho promissor para a medicina regenerativa e para o tratamento de condições caracterizadas pela perda muscular.