As proteínas Ras são interruptores moleculares que decidem se e quando as células se dividem dentro de nossos corpos. Um comprometimento de sua função pode resultar na formação de um tumor. O processo de ligar e desligar as proteínas foi observado em detalhes por uma equipe de pesquisa chefiada pelo Prof Dr. Klaus Gerwert do Departamento de Biofísica da Ruhr-Universität Bochum (RUB); usando uma combinação de métodos, a equipe confirmou a hipótese de que o parceiro de ligação de Ras em sua forma ligada não contém nenhum átomo de hidrogênio nos grupos fosfato. O renomado Journal of Biological Chemistry publicou o relatório como matéria de capa em 16 de março, 2018.

Possíveis causas de câncer

As proteínas Ras funcionam como pequenos interruptores:dependendo se estão ligadas ao trifosfato de guanosina (GTP) ou ao difosfato de guanosina (GDP), eles estão ligados ou desligados. A ligação GTP desencadeia vias de sinalização complexas que levam ao núcleo onde iniciam a divisão celular. Subseqüentemente, As proteínas Ras são desativadas pela clivagem de um grupo fosfato da molécula de trifosfato de guanosina ligada e gerando difosfato de guanosina.

Se este processo for inibido, por exemplo, devido a mutações na proteína Ras, Ras permanece em seu estado ativo, e a divisão contínua das células pode levar à formação de um tumor. "Mais de 30 por cento de todos os tumores carregam uma mutação da proteína Ras, "explica o Dr. Daniel Mann da equipe de pesquisa." Consequentemente, a reação de clivagem do GTP em Ras é a chave para a compreensão de muitos tipos de câncer. "

Quantos átomos de hidrogênio?

A fim de compreender as reações de clivagem de GTP em Ras, os pesquisadores precisam de uma imagem precisa do ponto de partida, ou seja, eles devem saber como é o GTP vinculado a Ras. Isso inclui a questão de se os três grupos de fosfato da molécula de GTP contêm algum átomo de hidrogênio, uma vez que funcionam como ácidos e, por exemplo, carregam um átomo de hidrogênio quando dissolvido em água.

Contudo, em geral, não é possível medir o hidrogênio diretamente usando métodos convencionais, como a cristalografia de raios-X. Há uma diferença considerável entre as reações químicas de clivagem do GTP com ou sem hidrogênio ligado. Foi geralmente assumido que os grupos fosfato de Ras ligada a GTP não têm átomos de hidrogênio. Esta suposição, no entanto, não é baseada em medições diretas, mas na interpretação das mudanças nos espectros medidos de infravermelho e ressonância magnética nuclear.

Suposição comum duvidosa

Análises recentes de difração de nêutrons do análogo de GTP GppNHp geraram dúvidas nesta hipótese universalmente aceita. No processo, surgiram evidências de que o GTP pode conter átomos de hidrogênio, afinal. "Isso desafiou todas as noções de clivagem de GTP até hoje, "diz o professor assistente Dr. Carsten Kötting.

Filmes 3-D com resolução subatômica

Os pesquisadores RUB realizaram medições adicionais, a fim de registrar os espectros infravermelho do GppNHp que é implantado na difração de nêutrons e os espectros do GTP natural em Ras. Assim, foi possível fazer uma comparação direta com a difração de nêutrons, bem como uma comparação com um ambiente que se assemelha ao da célula humana. "Os dados infravermelhos medidos nos permitem decodificar reações moleculares na mais alta resolução temporal e espacial, "elabora Klaus Gerwert." No entanto, a informação é codificada em espectros infravermelhos e, portanto, difícil de interpretar. "

Os pesquisadores do RUB implantam um processo de decodificação que facilita o cálculo de dados experimentais, como espectros infravermelhos e espectros de spin nuclear, coletados por meio de simulações acopladas de mecânica quântica / mecânica molecular. "Se os espectros calculados corresponderem aos espectros medidos em experimentos, podemos traduzir os números que medimos em experimentos em filmes tridimensionais, "diz Daniel Mann.

Hipótese confirmada

Os filmes têm resolução menor que um décimo do diâmetro atômico. "Esses resultados precisos nos permitiram finalmente determinar o estado de protonação preciso do GTP ligado às proteínas Ras:os grupos fosfato GTP de fato não carregam nenhum átomo de hidrogênio, "conclui Klaus Gerwert.