p Pesquisadores nos Estados Unidos e na Alemanha acabam de descobrir uma parte anteriormente esquecida das moléculas de proteína que pode ser a chave para como as proteínas interagem umas com as outras dentro das células vivas para realizar funções especializadas. p Os pesquisadores descobriram pequenos pedaços de material molecular - que eles chamaram de "add-ons" - nas bordas externas da interface da proteína que personalizam o que uma proteína pode fazer. Eles escolheram o nome porque os complementos personalizam a interface entre as proteínas da mesma forma que os complementos de software personalizam uma interface da web com um usuário.

p Embora seja sabido que as proteínas têm uma região de interface onde se conectam com outras proteínas, não está claro exatamente como as proteínas-chave são capazes de se encontrar em um ambiente celular lotado que pode conter dezenas de milhares de outras proteínas.

p Agora, pesquisadores da The Ohio State University e da University of Regensburg relatam no Proceedings of the National Academy of Sciences que são os add-ons que permitem que as proteínas se conectem exclusivamente com o parceiro dedicado certo.

p Florian Busch, um pesquisador de pós-doutorado em química e bioquímica no estado de Ohio e co-autor do estudo, chamou a existência de suplementos de proteína de "um princípio fundamental antes desconhecido" para garantir que as proteínas interajam de maneiras específicas.

p Os pesquisadores fizeram experiências com bactérias vivas, demonstrando a importância de add-ons para funções celulares normais. Por exemplo, eles determinaram que no organismo Bacillus subtilis , em que um complemento de interface exclusivo está faltando, as colônias de bactérias cresceram 80% menos sob certas condições. A razão para isso foi que o add-on de interface ausente levou a interações cruzadas não saudáveis ​​de proteínas no B. subtilis células.

p É difícil exagerar a importância das proteínas para a vida como a conhecemos. As enzimas são proteínas que permitem reações químicas nas células. Os anticorpos são proteínas que se ligam a invasores estranhos no corpo. A lista continua incluindo milhares de funções críticas. Na maioria dos casos, as proteínas precisam se conectar umas às outras e formar grupos chamados complexos de proteínas para realizar essas tarefas diversas.

p Mas exatamente como as proteínas são capazes de fazer tudo o que fazem é um mistério - enraizado na matemática e na geometria. Existem 20 aminoácidos conhecidos que se ligam em longas cadeias e se dobram para formar proteínas. É a dobra que determina a forma genérica de uma proteína, ou geometria. Embora haja apenas cerca de 1, 000 geometrias de proteínas conhecidas na natureza, de alguma forma, as proteínas são capazes de formar complexos que realizam centenas de milhares de funções muito específicas.

p Maximilian Plach, autor principal do artigo e bioquímico da Universidade de Regensburg, explicou como os pesquisadores sabiam onde procurar para resolver o mistério.

p "Muito trabalho foi feito para analisar como as proteínas interagem umas com as outras e como as interfaces se parecem, como eles são construídos, e como eles evoluíram, "disse ele." Mas as regiões periféricas das interfaces não têm recebido tanta atenção. Acho que a novidade em nossa abordagem foi olhar para as regiões que foram, ainda, considerado menos importante. "

p A equipe de Regensburg, liderado pelo biólogo computacional Rainer Merkl e o bioquímico de proteínas Reinhard Sterner, analisou as sequências de proteínas derivadas de mais de 15, 000 genomas bacterianos e arquea em um grande cluster de computadores. Eles classificaram proteínas que compartilhavam ancestrais evolutivos comuns em uma espécie de árvore genealógica, e comparou proteínas individuais com suas proteínas "parentes". É assim que eles identificaram estruturas de interface que estavam presentes em algumas proteínas, mas ausentes em outras - os complementos.

p Busch e Vicki Wysocki, Ohio Eminent Scholar of Macromolecular Structure and Function e diretor do Campus Chemical Instrument Center no estado de Ohio, em seguida, usou a espectrometria de massa nativa para detectar como a presença e a ausência de add-ons influenciavam a capacidade das proteínas de interagir umas com as outras.

p "Estamos muito satisfeitos que nossa tecnologia de espectrometria de massa nativa possa ajudar a identificar o papel desses 'add-ons' de interface - uma maneira de uma proteína encontrar sua proteína parceira crítica, mesmo em um ambiente celular lotado com estruturas semelhantes presentes, "Wysocki disse.

p Para Busch, uma das coisas realmente interessantes sobre o estudo foi o uso de "big data" pelos pesquisadores - neste caso, bancos de dados inteiros de proteínas e genomas.

p "Considero nosso trabalho um exemplo importante de como usar os dados disponíveis publicamente para compreender os princípios fundamentais da natureza, e acho que a mineração de dados se tornará cada vez mais importante no campo biomédico no futuro, " ele disse.