Não apenas as moléculas sintéticas podem imitar as estruturas de seus modelos biológicos, eles também podem assumir suas funções e podem até competir com eles com sucesso, como uma sequência de DNA artificial projetada por Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) em Munique, o químico Ivan Huc agora mostra.

O químico Ivan Huc encontra a inspiração para seu trabalho nos princípios moleculares que fundamentam os sistemas biológicos. Como líder de um grupo de pesquisa dedicado à química supramolecular biomimética, ele cria moléculas "não naturais" com formas predeterminadas que se assemelham muito aos principais polímeros biológicos, proteínas e DNA encontrados nas células. Os backbones dessas moléculas são chamados de "dobradores" porque, como padrões de origami, eles adotam formas previsíveis e podem ser facilmente modificados. Tendo se mudado para a LMU de sua posição anterior na Universidade de Bordeaux no verão passado, Huc sintetizou uma molécula helicoidal que imita as características da superfície da dupla hélice do DNA de forma tão próxima que as proteínas de ligação ao DNA genuínas interagem com ela.

Este trabalho é descrito em um artigo publicado em Química da Natureza . O novo estudo mostra que o composto sintético é capaz de inibir a atividade de várias enzimas de processamento de DNA, incluindo a 'integrase' usada pelo vírus da imunodeficiência humana (HIV) para inserir seu genoma no de sua célula hospedeira. A demonstração bem-sucedida da eficácia do imitador de DNA sintético pode levar a uma nova abordagem para o tratamento da AIDS e de outras doenças retrovirais.

O novo artigo baseia-se nos avanços descritos em duas publicações anteriores em Química da Natureza publicado no início deste ano. No primeiro desses artigos, Huc e seus colegas desenvolveram um padrão de interações de ligação necessárias para permitir que as moléculas sintéticas assumam formas estáveis ​​semelhantes às estruturas helicoidais das proteínas. No segundo, eles trabalharam as condições necessárias para anexar sua hélice sintética às proteínas naturais durante a síntese pelos ribossomos celulares. "Como sempre na biologia, a forma determina a função, "ele explica. No novo estudo, ele apresenta uma molécula sintética que se dobra em uma estrutura helicoidal que imita as características da superfície da dupla hélice do DNA, e cuja forma precisa pode ser alterada de forma modular pela fixação de vários substituintes. Isso permite que o experimentador imite em detalhes a forma da dupla hélice natural do DNA, em particular a posição de cargas negativas. A imitação é tão convincente que atua como uma isca para duas enzimas de ligação ao DNA, incluindo a integrase do HIV, que prontamente se ligam a ele e são essencialmente inativados.

Contudo, a questão crucial é se o dobrâmero pode ou não competir eficazmente pelas enzimas na presença de seu substrato de DNA normal. "Se as enzimas ainda se ligam ao dobrâmero em condições competitivas, então o mímico deve ser um aglutinante melhor do que o próprio DNA natural, "Huc diz. E, de fato, o estudo demonstra que a integrase do HIV se liga mais fortemente ao foldamer do que ao DNA natural. "Além disso, embora inicialmente projetado para se assemelhar ao DNA, o foldamer deve suas propriedades mais úteis e valiosas aos recursos que o diferenciam do DNA, "Huc aponta.

Graças à natureza modular do design do dobrador, as estruturas desses imitadores artificiais de DNA podem ser prontamente alteradas, o que permite que uma ampla gama de variantes seja produzida usando a mesma plataforma básica. No estudo atual, Huc e seus colegas se concentraram em enzimas que são genericamente capazes de se ligar ao DNA, independentemente de sua sequência de base. Contudo, também pode ser possível usar a abordagem de dobrâmero para desenvolver miméticos de DNA que podem bloquear a ação de muitas proteínas de ligação de DNA importantes, cujas funções dependem do reconhecimento de sequências de nucleotídeos específicas.