Chaperones são um conjunto de proteínas especializadas para auxiliar as proteínas do corpo humano. Eles ajudam as proteínas a se dobrarem para a forma certa e protegem-nas de se adaptarem a formas erradas. O grupo de pesquisa de Alireza Mashaghi, professor assistente e pesquisador principal do LACDR, investiga essas estruturas. Vahid Satarifard, estudante de pós-graduação no grupo de pesquisa:"Mais de cinquenta doenças foram identificadas como associadas ao mal dobramento de proteínas. Muitas delas são altamente devastadoras e cada vez mais prevalentes." Em doenças proteopáticas, proteínas podem se dobrar de maneira errada, tornando-se estruturalmente anormal. Isso faz com que eles se tornem tóxicos ou percam sua função normal.

Não é bem compreendido como os acompanhantes ajudam outras moléculas. Foi sugerido que as chaperonas se ligam às proteínas e isso orienta seu dobramento. Mashaghi:"Os acompanhantes são conhecidos por impor uma restrição às proteínas de seus clientes, mas se essas restrições têm implicações para o enovelamento de proteínas é uma questão em aberto. Alguns acompanhantes fazem contato com os polipeptídeos de seus clientes e os confinam internamente; outros abraçam seus clientes e os confinam externamente. Mostramos que esses confinamentos podem de fato afetar o processo de dobragem. Certas formas são menos ocupadas, enquanto outras são formadas com maior probabilidade. Identificamos regras que regem esse processo. " Essas regras mostram a probabilidade de uma proteína adotar uma determinada forma sob uma determinada restrição.

Lidando com formas

Mashaghi:"Perguntamos se podemos definir a topologia de uma molécula linear, como uma proteína ou DNA. A topologia lida com formas. Uma ideia central neste campo é que se você pegar um objeto e deformá-lo continuamente, características topológicas não mudam, mas a deformação descontínua, como quebrar um objeto, muda sua topologia. "

Mashaghi tem formação em biofísica. "Puxar duas pontas de várias proteínas e pedaços de DNA é muito parecido com puxar uma corda. Para cordas, a teoria do nó serve como uma estrutura padrão para definir formas. O que nós e outros pesquisadores percebemos é que mais de 97 por cento das nossas proteínas não formam um nó quando você as puxa e, portanto, caem em uma classe de forma, a saber, o 'unknot. "Nós nos perguntamos se poderíamos definir a topologia para esses 97 por cento das proteínas e, portanto, ser capazes de categorizá-los com base em suas formas."

Primeiro, a equipe de pesquisa simulou uma cadeia de polímero confinada dentro de uma esfera. Então, eles investigaram como essa restrição pode afetar a estrutura. Satarifard:"Neste estudo, usamos modelos de polímero bem estabelecidos com uma nova estrutura, focando na forma ao invés do tamanho e distâncias. Essa estrutura pode fornecer uma nova visão da estrutura com base na disposição dos contatos. Assumimos que em biopolímeros existem circuitos semelhantes, o que seria bastante flexível em algumas condições. "

Simulando uma biomolécula

A equipe de pesquisa também comparou as formas de uma cadeia sem restrições com quando ela é restringida externamente ou internamente por outra molécula. Maziar Heidari, um dos alunos de graduação, afirma:"Isso é importante na biologia porque a funcionalidade de uma biomolécula é amplamente determinada por sua forma. Por exemplo, a maneira como uma proteína é dobrada e oculta seus locais de ligação pode afetar suas funcionalidades e interações com as outras proteínas. "

A equipe de pesquisa observou que a forma interna e a organização da dobra mudam substancialmente à medida que a corrente passa por diferentes níveis de confinamento. Heidari:"Isso é interessante porque esclarece a funcionalidade e a dinâmica dos possíveis mecanismos e caminhos pelos quais uma molécula externa, como um acompanhante, dobra e confina suas moléculas clientes. Além disso, nossos resultados não se limitam ao estudo das moléculas biológicas existentes. Nossas descobertas podem inspirar outros cientistas a projetar uma molécula artificial ou uma droga que tem como alvo os processos de dobramento de proteínas ou genoma. "