p (PhysOrg.com) - Nanopartículas de ouro - pequenas esferas de ouro com apenas alguns bilionésimos de metro de diâmetro - tornaram-se ferramentas úteis na medicina moderna. Eles foram incorporados a sistemas de entrega de medicamentos em miniatura para controlar a coagulação do sangue, e eles também são os principais componentes de um dispositivo, agora em ensaios clínicos, que é projetado para queimar tumores malignos. p Contudo, uma propriedade dessas partículas impede muitos desenvolvimentos nanotecnológicos:elas são pegajosas. Nanopartículas de ouro podem ser projetadas para atrair biomoléculas específicas, mas também aderem a muitas outras partículas indesejadas - muitas vezes tornando-as ineficientes em suas tarefas designadas.

p Os pesquisadores do MIT descobriram uma maneira de transformar essa desvantagem em uma vantagem. Em um artigo publicado recentemente na American Chemical Society Nano , A professora associada Kimberly Hamad-Schifferli dos Departamentos de Engenharia Biológica e Engenharia Mecânica e pós-doutorado Sunho Park PhD '09 do Departamento de Engenharia Mecânica relatou que eles poderiam explorar a viscosidade das nanopartículas para dobrar a quantidade de proteína produzida durante a tradução in vitro - um importante ferramenta que os biólogos usam para produzir com segurança uma grande quantidade de proteína para estudo fora de uma célula viva.

p Durante a tradução, grupos de biomoléculas se reúnem para produzir proteínas a partir de modelos moleculares chamados mRNA. A tradução in vitro aproveita esses mesmos componentes biológicos em um tubo de ensaio (em oposição à tradução in vivo, que ocorre em células vivas), e um mRNA artificial pode ser adicionado para garantir a produção de uma proteína desejada. Por exemplo, se um pesquisador quisesse estudar uma proteína que uma célula não produziria naturalmente, ou uma proteína mutada que seria prejudicial à célula in vivo, ele pode usar a tradução in vitro para criar grandes quantidades dessa proteína para observação e teste. Mas há uma desvantagem na tradução in vitro:não é tão eficiente quanto poderia ser. “Você pode obter alguma proteína um dia, e nenhum para os próximos dois, ”Explica Hamad-Schifferli.

p Com financiamento do Instituto de Imagens Biomédicas e Bioengenharia, Hamad-Schifferli e seus colegas de trabalho inicialmente planejaram um sistema que impedisse a tradução. Este processo, conhecido como inibição da tradução, pode interromper a produção de proteínas prejudiciais ou ajudar um pesquisador a determinar a função da proteína, observando o comportamento da célula quando a proteína foi removida. Para conseguir isso, Hamad-Schifferli anexou DNA a nanopartículas de ouro, esperando que os grandes agregados de nanopartículas de DNA (NP-DNA) bloqueiem a tradução.

p Ela estava desanimada, Contudo, para descobrir que o NP-DNA não diminuiu a produção de proteína como esperado. Na verdade, ela tinha alguns dados perturbadores sugerindo que, em vez de inibir a tradução, o NP-DNA o estava impulsionando. “É quando colocamos nossos bonés de engenharia, ”Lembra Hamad-Schifferli.

p Acontece que as nanopartículas pegajosas trazem as biomoléculas necessárias para a tradução em estreita proximidade, o que ajuda a acelerar o processo de tradução. Adicionalmente, a parte do DNA do complexo NP-DNA é projetada para se ligar a uma molécula de mRNA específica, que será traduzido em uma proteína específica. A ligação deve ser firme o suficiente para manter o mRNA no lugar para tradução, mas frouxo o suficiente para que o mRNA também possa se ligar a outras moléculas necessárias para o processo. Como a molécula de DNA projetada tem um parceiro de mRNA específico, que o mRNA em uma solução de muitas moléculas semelhantes pode ser aumentado sem ter que ser isolado.

p Além de melhorar a tradução in vitro, Os complexos NP-DNA de Hamad-Schifferli podem ter outras aplicações. De acordo com Ming Zheng, um químico pesquisador do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, eles podem ser combinados com nanotubos de carbono - minúsculos, cilindros ocos que são incrivelmente fortes para seu tamanho. Em última análise, eles podem ser a pedra angular dos sistemas de transporte que transportam drogas para as células ou entre elas. A viscosidade do NP-DNA pode aumentar a velocidade e a precisão desse sistema de entrega de drogas.

p Embora Hamad-Schifferli esteja confiante de que sua descoberta tornará a tradução in vitro mais confiável e eficiente, ela não acabou. Ela espera mexer em seu sistema para aumentar ainda mais a produção de proteínas in vitro, e veja se o sistema pode ser aplicado para melhorar a tradução em células vivas. Para ajudar a alcançar esses objetivos, ela deve projetar e conduzir experimentos para determinar quais moléculas estão envolvidas no processo de aprimoramento, e como eles interagem. “A vantagem é que tivemos sorte, ”Hamad-Schifferli diz, refletindo sobre sua descoberta. “A desvantagem é que será difícil descobrir exatamente como o sistema funciona.”