Com as preocupações aumentadas sobre os perigosos efeitos colaterais do antidiabético Avandia, uma vez popular, pesquisadores do The Scripps Research Institute (TSRI) em Júpiter, Flórida, estão trabalhando para entender como pequenas moléculas, como aqueles em Avandia, pode ter efeitos tão variados em todo o corpo. As descobertas podem ajudar os pesquisadores a desenvolver novos medicamentos com melhor eficácia e menos efeitos colaterais.

Douglas Kojetin, um professor associado da TSRI, e sua equipe publicou recentemente um estudo em Estrutura , mostrando as maneiras como Avandia interage e muda a forma de uma combinação de proteínas, receptores e DNA - chamados de "complexo" - resultando nos efeitos da droga. Além de ajudar a informar o projeto de futuros medicamentos antidiabéticos, o estudo revelou que o DNA desempenha um papel ativo na determinação da estrutura do complexo, uma descoberta que tem implicações para a compreensão de como qualquer droga de molécula pequena afeta o corpo.

Os pesquisadores do laboratório de Kojetin se concentram nos receptores nucleares - proteínas que podem interagir ou "ligar-se" a ambos os materiais genéticos, como DNA e pequenas moléculas, bem como se ligam a outras proteínas chamadas proteínas co-reguladoras que afetam a expressão gênica. Avandia, por exemplo, liga-se ao PPARγ, um receptor nuclear, que se liga a sequências de DNA importantes na regulação do armazenamento e metabolismo de gordura. Mas o PPARγ não funciona apenas com o Avandia. Um segundo receptor nuclear, RXRα, interage com PPARγ para formar um "heterodímero", um complexo formado por duas proteínas diferentes unidas que recruta uma proteína co-reguladora chamada Coativador do Receptor de Esteróide-2 (SRC-2) para influenciar a atividade de muitos genes diferentes. À medida que cada peça se liga, o complexo muda de forma, como pedaços de argila úmida se misturando para formar uma tigela.

A equipe começou a entender como seções específicas de DNA afetam a interação entre o receptor nuclear e a proteína co-reguladora. Por exemplo, esse receptor nuclear interagiria com a proteína co-reguladora da mesma maneira se não estivesse ligado ao DNA?

Adicionando uma camada extra de complexidade, SRC-2 é uma proteína intrinsecamente desordenada - uma proteína "flexível" sem uma estrutura secundária consistente que oscila como um macarrão espaguete solto. Isso significa que os métodos populares que os pesquisadores normalmente usam para entender a estrutura da proteína, como cristalografia de raios-x, o que requer uma amostra estável não flopy, não seria capaz de dizer muito aos cientistas sobre o que essa proteína está fazendo.

A equipe de Kojetin usou uma combinação de bioquímica quantitativa, métodos biofísicos e estruturais de solução para formar uma compreensão detalhada dessas interações moleculares. Cada técnica deu à sua equipe informações que eles usaram para construir uma imagem de como todas essas moléculas interagem.

"Nenhuma ferramenta poderia ter nos dado a resposta. Foi realmente a combinação de todas essas ferramentas que nos deu uma imagem completa do que estava acontecendo, "Kojetin disse.

Descobriu-se que o que estava acontecendo era um mecanismo "termodinâmico" pelo qual a ligação ao DNA fazia com que o heterodímero receptor mudasse sua forma e estabilizasse de maneira importante suas regiões flexíveis.

A equipe de Kojetin mostrou que a interação do DNA afetou a potência do Avandia e sua capacidade de recrutar a proteína co-reguladora. Os receptores sozinhos são como dois balões flutuando aleatoriamente ao vento, explicou Kojetin. Quando se ligou ao DNA, os receptores se estabilizam, como se os balões estivessem amarrados juntos, tornando mais fácil para o SRC-2 interagir com ele.

Se as proteínas se ligassem a outra porção do DNA, o complexo pode ter sido capaz de formar uma forma diferente e exercer uma forma diferente, possivelmente até mesmo efeito perigoso, ou talvez nenhum efeito. Diferentes genes são expostos, ou acessível, em diferentes tecidos corporais. Isso pode ajudar a explicar como as drogas podem ter um efeito em uma determinada área do corpo e um efeito diferente em outras áreas onde as seções de DNA acessíveis são diferentes.

"A droga não controla a atividade no corpo por si só. Quando o receptor está ligado a diferentes sequências de DNA, a atividade da droga poderia ser alterada. "Sabendo disso, disse Kojetin, "vai abrir muitas possibilidades."