Técnica permitirá compreensão melhor do funcionamento das proteínas

Pesquisadores detectam velocidade das mudanças nas estruturas proteicas e poderão visualizar suas diferenças funcionais mínimas.

taniager

12 Abril 2010 | 17h47

Os cientistas projetaram geneticamente sondas codificadas para examinar o funcionamento da rodopsina, (mostrada acima) com espectroscopia infravermelha. Os testes revelaram que a luz provoca alterações na proteína muito mais rápidamente do que se imaginava. Crédito: Universidade Rockefeller.

Os cientistas projetaram geneticamente sondas codificadas para examinar o funcionamento da rodopsina (mostrada acima) com espectroscopia infravermelha. Os testes revelaram que a luz provoca alterações na proteína muito mais rápidamente do que se imaginava. Crédito: Universidade Rockefeller.

A proteína é formada por aminoácidos obtidos através da alimentação ou da produção própria do organismo. Os aminoácidos  são os “tijolos” usados para formar os organismos vivos. A partir de 20 aminoácidos, a diversidade da vida é construída, desde a bactéria mais simples até a complexidade do cérebro humano. Os resultados de experimentos realizados por pesquisadores da Universidade Rockefeller, EUA, mostram que as mudanças na estrutura de proteínas pela luz ocorrem muito mais rapidamente do que se pensava anteriormente.  Os pesquisadores pretendem agora utilizar a nova técnica para tipificar as proteínas do mundo todo, o que era difícil de ser feito  antes.

Os experimentos in natura renderam novas descobertas sobre a rodopsina, um receptor celular sensível à luz: as mudanças provocadas pela luz na estrutura da proteína são da ordem de microsegundos e não de milisegundos.

Metodologia

Os pesquisaddores Thomas P. Sakmar, chefe do Laboratório de Biologia Molecular e Bioquímica, e o pós-doutorando Shixin Ye e equipe de colegas da Alemanha, Inglaterra, Espanha e Suíça, combinaram uma variedade de técnicas de engenharia genética para introduzir um aminoácido, azido F, um parente da fenilalanina, em vários pontos na rodopsina. O azido de três átomos de nitrogênio é uma sonda especial por três razões: em comparação com outros padrões, o azido não existe naturalmente nos mamíferos, e por isso ele é fácil de ser “visto” ou distinguido de outras moléculas da célula; é pequeno o suficiente para não interferir com o funcionamento normal de uma proteína; e ele tem propriedades químicas que o torna uma boa alça, onde outras moléculas podem ser penduradas, como sondas fluorescentes.

Sakmar explica que o método poderia, em princípio, ser aplicado para colocar uma sonda fluorescente em qualquer ponto de qualquer proteína em células de mamíferos. O objetivo será, em longo prazo, tipificar receptores em células vivas e fazer estudos em uma única molécula fluorescente.  Tais experiências poderiam iluminar as diferenças funcionais mínimas entre todas as proteínas existentes no mundo.

Abordagens semelhantes têm sido utilizadas com sucesso em bactérias, mas estes pesquisadores foram os primeiros a mostrar no ano passado que o método poderia ser aplicado com eficiência e especificidade às células de mamíferos. Uma extensa seleção genética permitiu à equipe classificar as sondas de azido eficientemente. Em seguida, eles confirmaram a presença de azido com a espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), que mede a expansão do comprimento da frequência de átomos de aminoácidos que compõem uma proteína.

A equipe pôde usar os dados espectroscópicos para confirmar as mudanças estruturais na rodopsina – experimentadas na luz versus escuridão – porque o azido tem uma frequência única de vibração que é sensível ao seu entorno. Segundo Sakmar , a experiência não pode afetar a proteína, mas deve  encontrar algo sobre sua estrutura e função. E foi isso o que os pesquisadores conseguiram.

Os cientistas foram capazes de ver as alterações previamente não observadas na estrutura da rodopsina, que é um modelo para os receptores acoplados da proteína G onipresente (GPCRs), receptores heptahelicais,  transmembranas,  encontrados em células eucarióticas. Existem mais de 700 GPCRs no genoma humano sozinho, que constituem os diferentes sistemas de sinalização, ativado por moléculas sensíveis à luz, odores, neurotransmissores, hormônios e feromônios. Os cientistas olharam as regiões do GPCR, neste caso a rodopsina, que são amplamente compartilhadas ou conservadas entre os receptores relacionados.

“Descobrimos que o processo de ativação que começa a mover as hélices separadamente – o estágio inicial da transdução de sinal – é mais rápido do que o previsto, talvez uma ordem de magnitude mais rápida”, diz Sakmar. Ele espera usar a técnica para identificar os componentes mecânicos da maquinaria comutadora que ativa os receptores. Estes componentes  estão envolvidos em uma ampla gama de doenças e são alvos de muitos fármacos.

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