As proteínas são as abelhas operárias da célula, principalmente agrupando-se para formar macromoleculares, complexos multicomponentes para realizar tarefas celulares complexas.

Tentar caracterizar esses complexos de proteínas e todas as suas funções dentro dos organismos é uma disciplina chamada "proteômica". Historicamente, os cientistas estudaram a forma e a função das proteínas, dissolvendo-as com enzimas e sequenciando os pequenos pedaços quebrados resultantes, chamados de peptídeos. Mas estudar proteínas dessa forma causa a perda de muitas informações essenciais, diz Brandon Ruotolo, professor associado de química da Universidade de Michigan.

Ruotolo e sua equipe, incluindo pesquisadores da UCLA, University of Leeds e University of Antwerp, desenvolveram uma nova maneira de estudar os complexos de proteínas que não envolvem a destruição dos conjuntos intactos no processo. Seu método foi publicado na revista Química Analítica .

"As proteínas são os principais impulsionadores de praticamente todos os processos celulares críticos - tudo, desde a divisão celular até a morte celular, “Disse Ruotolo.“ Eles também dominam os alvos das drogas por causa de sua importância central no contexto da vida como a conhecemos. Entender como essas proteínas funcionam, composicionalmente, em um nível muito básico, é muito importante para entender como as doenças funcionam. "

Tanto a abordagem tradicional quanto o método de Ruotolo usam um dispositivo chamado espectrômetro de massa, que mede o peso, ou massa, de moléculas ionizadas puxando as moléculas para o vácuo. Na abordagem tradicional, depois que os cientistas quebraram os complexos de proteínas em peptídeos, eles usam uma tecnologia chamada ionização por eletropulverização para dar a esses peptídeos uma carga elétrica. O espectrômetro de massa então mede a massa desses peptídeos carregados, e os decompõe ainda mais usando um gás de fundo.

Mas usar enzimas para digerir proteínas torna difícil entender o papel de entidades químicas menores que se acumulam nas proteínas, chamadas modificações pós-traducionais. Cada vez que sua célula expressa uma proteína, também pode produzir centenas desses estados individuais de modificação pós-tradução, chamados coletivamente de proteoformas, Ruotolo diz.

É o arranjo dessas proteoformas dentro dos complexos de proteínas que freqüentemente determina sua função. Em abordagens tradicionais para estudar complexos de proteínas, essas proteoformas são perdidas.

"Os principais motores e agitadores na célula não são proteínas individuais correndo por aí fazendo trabalhos - na verdade, são dezenas de proteínas que se juntam para formar complexos supermoleculares que realizam trabalhos muito complicados na célula, "Ruotolo disse." Agora, a verdadeira tarefa é entender como funcionam essas grandes máquinas. "

A equipe de Ruotolo usa ionização por eletrospray para ionizar complexos protéicos intactos. Como os peptídeos normalmente analisados ​​em estudos de proteômica, esses complexos multiproteicos podem ser sequenciados por um espectrômetro de massa, mas geralmente não é possível sequenciar nada mais do que uma pequena fração da estrutura da montagem. A equipe de Ruotolo desenvolveu uma estratégia de modificação química que melhora significativamente a capacidade de sequenciar grandes, complexos multiproteicos diretamente por espectrometria de massa.

"Isso é importante porque no espectrômetro de massa, você tem conectividade entre a proteoforma inicial e os íons de sequência, "Ruotolo disse." Na digestão enzimática, que a conectividade está interrompida. "

Em seu estudo, A equipe de Ruotolo desenvolveu seu método usando três complexos de proteínas diferentes. Eles esperam adaptar seu método para poder estudar complexos de proteínas maiores, muitas vezes o tamanho daqueles em seu estudo.

"Acho que estamos aprendendo todos os dias que mesmo uma classe de câncer, como leucemia, é composto de muitas doenças diferentes, "Ruotolo disse." Os tipos de medições que estamos desenvolvendo só irão aumentar nossa capacidade de observar essa granularidade e fornecer informações que podem, esperançosamente, informar a capacidade de descobrir novas terapias. "

O grupo também publicou um artigo em Química Analítica detalhando software, que foi desenvolvido em colaboração com pesquisadores do Departamento de Medicina Computacional e Bioinformática da U-M. O software é capaz de capturar rapidamente informações de sequência de complexos de proteínas.