ContaMiner é um programa baseado na web, programa de código aberto desenvolvido por uma equipe interdisciplinar única na King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Arábia Saudita. Este programa já está economizando tempo para pesquisadores internacionais.

"O quanto você pode entender e consertar um carro se não tiver uma imagem detalhada do que está acontecendo sob o capô?" disse o Professor Associado da KAUST Stefan Arold. "As proteínas são o carro-chefe da vida:suas funções e disfunções criam e acabam com a vida. A sequência de aminoácidos de cada proteína se dobra em uma estrutura 3-D específica que é necessária para dar suporte à sua função. Se você quiser entender, afetam ou projetam a função de uma proteína, você precisa conhecer sua estrutura 3-D, " ele explicou.

O processo para determinar essa estrutura começa pela purificação e cristalização da proteína sob investigação. O cristal de proteína é então bombardeado por raios-X extremamente poderosos, que difratam em várias direções, dando uma indicação de sua estrutura. Os pesquisadores então aplicam "substituição molecular, "que compara o cristal da proteína alvo com a estrutura 3-D de outras proteínas semelhantes conhecidas.

Mas para os pesquisadores compararem suas proteínas com outras semelhantes, primeiro eles precisam saber como seus aminoácidos estão organizados. ContaMiner pode ajudar os pesquisadores a determinar se eles estão olhando para a proteína certa para começar.

"A proteína que cristalizamos pode não ser a proteína que pensávamos que fosse, mas um contaminante desconhecido, "explicou Arold. Contaminantes à base de proteínas podem, mais frequentemente do que se pensava anteriormente, ficar cristalizado em vez de, ou além de, a proteína em estudo. Eles podem vir do organismo que originalmente produziu a proteína ou ocorrer durante o processo de purificação ou cristalização.

"Os cientistas muitas vezes perdem meses de trabalho antes de identificar o erro e a identidade da proteína contaminante que cristalizaram acidentalmente, "disse Arold.

A equipe de Arold trabalhou incansavelmente para compilar um banco de dados preliminar, chamado ContaBase, de 62 contaminantes conhecidos. "Os contaminantes eram um problema conhecido, mas pouco apreciado, porque muitos casos não foram detectados, "disse Arold. Mesmo nos casos em que os contaminantes são finalmente identificados, essas informações geralmente não são publicadas, pois o experimento foi considerado um fracasso. Freqüentemente, os pesquisadores relatam problemas de contaminação em fóruns online, em vez de publicações revisadas por pares. "Por causa disso, ninguém tinha uma boa ideia de quantos e quais contaminantes podem ocorrer e cristalizar, " Ele continuou.

ContaMiner muda isso. Agora, pesquisadores podem enviar seus dados de difração de raios-X para o programa, que o compara com um banco de dados atualizável de contaminantes conhecidos. "Se um contaminante estiver presente, ContaMiner normalmente pode detectá-lo em apenas 5-15 minutos, "disse Arold.

Várias centenas de pesquisadores usaram o programa desde que foi descrito pela primeira vez no final de 2016 no Journal of Applied Crystallography. Muitos da comunidade de cristalografia ajudaram a atualizar o ContaBase para agora incluir 71 contaminantes. "É um esforço contínuo da comunidade, "disse Arold. ContaMiner também foi selecionado para ser incluído em um servidor online, chamado CCP4, que é uma coleção altamente seletiva de software relacionado à biologia estrutural e é o recurso mais amplamente utilizado em todo o mundo, explicou Arold.

Apesar de ter impacto internacional, Arold e sua equipe também desempenham um papel vital na comunidade científica local por meio de seu conjunto único de habilidades. A equipe KAUST combina experiência em biologia molecular, bioquímica, biofísica, bioinformática e computação para investigar estruturas e funções de proteínas. É o único grupo envolvido em biologia estrutural no reino e, sob a supervisão do biólogo estrutural Stefan Arold, também está estabelecendo colaborações locais importantes.

Atualmente, eles estão colaborando com pesquisadores do King Fahd Specialist Hospital and Research Center para identificar mutações genéticas que causam doenças na população saudita. Arold usa sua experiência, junto com a modelagem computacional, para entender por que mutações específicas causam mau funcionamento de proteínas. “É intrigante quanto dano pode ser causado por uma única mutação”, disse ele. "Também nos dá um vislumbre da sofisticação e complexidade inimagináveis ​​de nossos corpos.

Arold e sua equipe também trabalharam recentemente com o cientista de plantas da KAUST Mark Tester e uma equipe internacional diversa para entender a base molecular para a produção de compostos tóxicos, chamados saponinas, em algumas, mas não em todas as cepas de quinoa.

"A região precisa de mais biólogos estruturais?" perguntou Arold. "Na minha opinião tendenciosa, claro que sim. Em particular, especialistas em espectroscopia de ressonância magnética nuclear, que é altamente complementar à cristalografia de raios X. ”Ele também defende que os biólogos desenvolvam mais consciência da importância da biologia estrutural para suas pesquisas.

"Sabiamente, A KAUST investiu pesadamente em biologia estrutural; e a imagem biológica em geral é claramente uma área de prioridade. Temos recursos excelentes, como espectrômetros de ressonância magnética nuclear de 700 e 950 megahertz e o microscópio eletrônico TITAN KRIOS.

E embora eu seja atualmente o único biólogo estrutural, Eu posso não ficar sozinho por muito mais tempo, "Disse Arold. As negociações já estão em andamento para trazer mais talentos para a instituição.