O novo método de cristalização de proteínas sem células (CFPC) desenvolvido pela Tokyo Tech inclui a cristalização direta de proteínas e é um grande avanço no campo da biologia estrutural. Esta técnica permitirá a análise de proteínas instáveis ​​que não poderiam ser estudadas por métodos convencionais. A análise destes aumentará nosso conhecimento dos processos e funções celulares.
Embora estejamos familiarizados com certos cristais, como sal e açúcar, que usamos em nossas vidas cotidianas, há outro conjunto de cristais, oculto a olho nu, que é crucial para nossa biologia. Cristais de proteínas microscópicos são encontrados em células vivas e ajudam a sustentar processos como ativação do sistema imunológico, armazenamento e proteção de proteínas.

Para entender melhor a relação entre a estrutura e a função dos cristais de proteína, os cientistas desenvolveram o método de cristalização de proteínas na célula (ICPC), que pode observar diretamente cristais de proteínas em células vivas, garantindo cristais de alta qualidade sem a necessidade de processos de purificação ou triagem complexa métodos. No entanto, apesar de suas muitas vantagens, poucas estruturas foram relatadas porque os cristais formados em células vivas não tinham o tamanho e a qualidade necessários para a análise. Assim, uma equipe de pesquisadores do Japão, liderada pelo Prof. Takafumi Ueno da Tokyo Tech, buscou desenvolver um método melhor. E recentemente, eles atingiram um avanço.

Em seu artigo publicado em Relatórios Científicos , a equipe relatou o desenvolvimento de uma técnica que tornaria a cristalização e a análise de proteínas mais eficientes e eficazes. Essa técnica - um método de cristalização de proteínas sem células (CFPC) - era um híbrido entre a cristalização de proteínas in vitro e a ICPC e permitia a formação rápida e direta de cristais de proteínas sem a necessidade de métodos complicados de cristalização e purificação.

"Espera-se que o ICPC se torne uma ferramenta importante na análise da estrutura cristalina, mas precisamos de um método para obter estruturas cristalinas de proteínas de melhor resolução. Portanto, nos concentramos em estabelecer cristalização de proteínas de alta qualidade usando CFPC com reações rápidas e em pequena escala", diz o Prof. .Ueno, que também dirige o Laboratório Ueno na Tokyo Tech. Os membros deste laboratório estudam conjuntos de proteínas naturais, sua estrutura e funções, com o objetivo de aplicar esse conhecimento para desenvolver soluções inovadoras de biotecnologia e energia.

Voltando à equipe que conduz o estudo atual (alguns dos quais também são membros do Laboratório Ueno), eles usaram um kit de síntese de proteínas de gérmen de trigo, que é uma ferramenta para a síntese de monômero de poliedrina, uma proteína viral produzida em células de insetos por infecção por cipovírus. Esta proteína foi então cristalizada usando o novo método CFPC, levando à formação de cristais de poliedros de tamanho nano (PhCs). A equipe conseguiu concluir esse processo com eficiência em seis horas, usando apenas 20 microlitros da mistura de reação.

As imagens de microscopia eletrônica de varredura indicaram que os PhCs tinham excelente pureza, o que permitiu a determinação de sua estrutura em uma resolução tão alta quanto 1,95 Å (ou 1,95 angstrom). Para explorar ainda mais as capacidades de seu novo sistema, a equipe realizou a análise estrutural da proteína de inclusão cristalina A (CipA). Sua estrutura foi determinada em alta resolução de 2,11 Å, algo que nunca havia sido relatado antes deste estudo.

Este trabalho é um grande salto no campo da biologia estrutural, pois o método que propõe permitirá a análise de proteínas instáveis ​​e de baixo rendimento que não podem ser estudadas por métodos convencionais. Essa tecnologia também visa auxiliar no desenvolvimento de técnicas avançadas para cristalização e análise de proteínas em pequena escala e rápida. "Os cristais de proteína de alta qualidade produzidos pelo nosso método expandirão os horizontes da determinação estrutural e nos fornecerão informações úteis e sem precedentes sobre o ambiente complexo das células vivas", diz o professor Ueno. + Explorar mais

Impressora nano-3D in-cell:sintetizando filamentos estáveis ​​de cristais de proteína in-cell