Pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Berkeley, fizeram um grande avanço na compreensão de como as proteínas operam no nível molecular. Esta descoberta tem implicações significativas para o avanço de campos como a medicina de precisão e a descoberta de medicamentos, permitindo aos cientistas projetar e projetar proteínas com funções e propriedades desejadas.
As proteínas são máquinas moleculares essenciais que realizam uma vasta gama de funções dentro das células. Eles desempenham papéis cruciais em tudo, desde a catalisação de reações químicas até o transporte de moléculas e o fornecimento de suporte estrutural. No entanto, os mecanismos precisos pelos quais as proteínas desempenham as suas tarefas permanecem indefinidos, dificultando os esforços para manipulá-las para fins terapêuticos.
A equipe de pesquisa, liderada pela bioquímica e professora de biologia molecular e celular Jennifer Doudna – que é amplamente conhecida por seu trabalho inovador na tecnologia de edição de genes CRISPR-Cas9 – usou uma técnica chamada microscopia crioeletrônica (crio-EM) para capturar dados detalhados. imagens de proteínas em ação. O Cryo-EM permite aos pesquisadores visualizar moléculas biológicas em seu estado nativo, sem a necessidade de cristalização ou outras técnicas invasivas.
Ao combinar crio-EM com modelagem computacional e ensaios bioquímicos, os pesquisadores obtiveram insights de alta resolução sobre as mudanças conformacionais dinâmicas que as proteínas sofrem durante seus ciclos funcionais. Essa compreensão é semelhante à captura de uma série de instantâneos que revelam os intrincados movimentos e interações dentro de uma proteína enquanto ela executa sua tarefa designada.
“Para muitas proteínas, conhecemos a estrutura, mas não sabemos como funcionam. Ao capturar estes movimentos dinâmicos das proteínas, podemos agora começar a compreender como as proteínas funcionam ao nível mais fundamental”, explicou Doudna num comunicado.
Os pesquisadores se concentraram especificamente em uma classe de proteínas chamadas nucleases guiadas por RNA, que estão envolvidas na edição e regulação de genes. Usando crio-EM, eles foram capazes de observar como essas nucleases reconhecem e se ligam a sequências específicas de RNA e, em seguida, manipulam o RNA de maneira precisa para executar suas funções celulares.
Esta compreensão detalhada da dinâmica e dos mecanismos das proteínas tem implicações imediatas para a concepção de novos medicamentos e terapias. Ao decifrar a intrincada coreografia molecular das proteínas, os cientistas podem agora projetá-las racionalmente para melhorar as suas funções benéficas ou suprimir as suas atividades prejudiciais. Por exemplo, esta abordagem poderia levar ao desenvolvimento de terapêuticas proteicas mais eficazes, enzimas para aplicações industriais e ferramentas de diagnóstico para doenças causadas por disfunção proteica.
As descobertas do estudo, publicadas na revista Nature, representam um grande passo em frente na compreensão da função das proteínas e fornecem um poderoso conjunto de ferramentas para manipular estas máquinas moleculares em benefício da saúde humana e da biotecnologia.
Em conclusão, o avanço alcançado pelos investigadores da UC Berkeley revolucionou a nossa compreensão do funcionamento das proteínas a nível molecular. Ao visualizar a dinâmica e os mecanismos das proteínas usando crio-EM, os cientistas agora possuem o conhecimento e as ferramentas para projetar e projetar proteínas com propriedades personalizadas, abrindo novos caminhos para intervenções terapêuticas e inovações tecnológicas.
