Os recifes de coral abrigam uma incrível diversidade de vida, podemos ver tanto criaturas marinhas quanto vida microbiana que não podemos. Esses organismos geram um número enorme de moléculas à medida que comem alimentos, fotossintetizar, reproduzir e evitar infecções. Os pesquisadores identificaram várias moléculas derivadas de recifes de coral como tendo propriedades medicinais, como secosteroides, que são compostos esteróides usados ​​para tratar distúrbios inflamatórios; ou o composto químico briostatina 1, derivado de um habitante do recife de coral invertebrado conhecido como briozoários e sendo avaliado como um tratamento para a doença de Alzheimer.

No entanto, muitos milhares de moléculas de recife de coral com potencial medicinal são desconhecidas para a ciência. Um estudo liderado por biólogos da San Diego State University descreve um novo método promissor para rastrear a produção molecular da vida do recife quanto a propriedades químicas importantes. o que poderia tornar muito mais fácil identificar a próxima geração de drogas derivadas de recifes de coral e entender melhor a diversidade de moléculas encontradas no oceano.

"Nós sabemos o que são tão poucas dessas moléculas e o que elas fazem, "disse o autor principal do jornal, Aaron Hartmann, um biólogo pós-doutorado com uma nomeação dupla na SDSU e no Smithsonian Institution. "Esse é um grande obstáculo para o desenvolvimento de drogas terapêuticas derivadas deles."

Hartmann liderou o estudo ao lado do biólogo SDSU Forest Rohwer e colegas da Universidade da Califórnia, San Diego; a Administração Oceânica e Atmosférica Nacional; o Laboratório Europeu de Biologia Molecular em Heidelberg, Alemanha; Colégio Imperial de Londres; a Fundação CARMABI Curaçao; a Universidade de Amsterdã, e a Universidade de Bangor no País de Gales. Rohwer co-lidera o SDSU Viral Information Institute, líder mundial em pesquisa de ecologia viral.

Impressões digitais moleculares

Trabalhando com o laboratório do químico Pieter Dorrestein na Skaggs School of Pharmacy na UC San Diego, os pesquisadores analisaram amostras de tecido de corais, algas e fungos coletados por Rohwer e outros em recifes de coral próximos às remotas ilhas Line, no Oceano Pacífico central. Eles isolaram as moléculas de cada organismo e as enviaram por meio de um instrumento chamado espectrômetro de massa que mediu a massa de cada molécula. Próximo, eles separaram as moléculas com um laser e mediram as massas dessas peças.

As moléculas tendem a se quebrar de maneiras previsíveis, então, medindo a massa dessas peças químicas, os pesquisadores conseguiram chegar a um conjunto de "impressões digitais moleculares" - padrões nos perfis químicos que apontam para a presença de moléculas específicas.

Contudo, conhecer sua impressão digital química por si só não pode dizer o que uma molécula específica faz se não tiver sido descrita antes. O banco de dados de moléculas conhecidas representa apenas uma fração muito pequena das moléculas que existem, Hartmann explicou.

Para contornar essa limitação, os pesquisadores a seguir empregaram um truque engenhoso. Eles usaram um algoritmo criado no laboratório de Dorrestein para rastrear essas impressões digitais moleculares, e se a composição química de duas moléculas desconhecidas fosse semelhante, eles foram marcados como moléculas relacionadas. Hartmann e Daniel Petras, um pós-doutorado químico na UC San Diego, em seguida, explorou as reações químicas dessas moléculas desconhecidas para ter uma ideia melhor de como elas se comportam.

Essa análise ajuda a responder a um antigo mistério da biologia marinha:por que os recifes de coral têm uma diversidade molecular tão vasta? Comparando até mesmo organismos intimamente relacionados, os pesquisadores descobriram que cada um tinha diferentes impressões digitais moleculares, sugerindo que esses organismos podem modificar as mesmas moléculas de maneira diferente para se adequar a seus nichos biológicos particulares.

Em outras palavras, mesmo organismos intimamente relacionados podem enfrentar diferentes desafios à saúde, dependendo de sua localização geográfica, por exemplo, e, portanto, ajustar suas moléculas apenas ligeiramente para melhor se defenderem. Os pesquisadores relataram seus resultados hoje no Proceedings of the National Academy of Sciences .

Potencial valor terapêutico

"A relação molecular pode informar sobre as reações químicas potenciais exibidas por essas moléculas desconhecidas, "Hartmann disse." Isso, por sua vez, pode lhe dizer algo sobre seu valor terapêutico potencial. "

Então, em vez de rastrear cada molécula individual, uma por uma, para ver se ela tem propriedades medicinais, esta técnica permitiria aos cientistas que descobrem drogas procurar facilmente as propriedades químicas exibidas por drogas conhecidas. Essas moléculas recém-descobertas podem ter benefícios sobre drogas conhecidas - mais potentes, por exemplo, ou com menos efeitos colaterais.

"Usando este método, não somos impedidos pelo fato de que nosso banco de dados molecular é muito esparso, "Hartmann disse." Se você sabe quais reações químicas são importantes, você pode então procurar moléculas com essas propriedades. "