Cientistas da Universidade de Oxford desenvolveram uma técnica de medição baseada em luz que pode transformar nossa capacidade de caracterizar biomoléculas.
Usando um microscópio que detecta dispersão de luz em vez de fluorescência, os pesquisadores demonstraram que moléculas únicas podem ser observadas, e sua massa medida, em solução.
A pesquisa, realizado em colaboração com instituições na Alemanha, Suécia, Suíça e EUA, é relatado no jornal Ciência .
O autor sênior, Professor Philipp Kukura, do Departamento de Química de Oxford, disse:'Esta pesquisa surgiu de uma década de trabalho que envolveu a fabricação de um microscópio de luz cada vez mais sensível.
'Moléculas individuais foram observadas em microscópios de luz desde o final dos anos 1980, mas essencialmente todas as técnicas ópticas dependem de fluorescência, que é a emissão de luz por um material após ser "excitado" pela absorção de radiação eletromagnética. Por mais poderoso que seja, não é universal. '
Os pesquisadores demonstraram pela primeira vez o uso de dispersão de luz para visualizar proteínas individuais - biomoléculas com apenas alguns nanômetros de diâmetro - em 2014. Mas foi só no ano passado que eles foram capazes de melhorar a qualidade da imagem o suficiente para competir com a fluorescência.
O professor Kukura disse:'Em seguida, abordamos a questão de saber se poderíamos usar nossa abordagem de visualização para quantificar, em vez de apenas detectar, moléculas únicas. Nós percebemos, dado que o volume e as propriedades ópticas das biomoléculas escalam diretamente com a massa, que nosso microscópio deve ser sensível à massa. Este acabou sendo o caso, não apenas para proteínas, mas também para moléculas contendo lipídios e carboidratos. '
É essa generalidade que emociona os autores. Professor Justin Benesch do Departamento de Química de Oxford, um especialista em medição de massa e co-autor do trabalho, disse:'A beleza da massa é que ela é uma propriedade universal da matéria e extremamente diagnóstica da molécula sob investigação. Nossa abordagem é, portanto, amplamente aplicável e, ao contrário da microscopia de molécula única tradicional, não depende da adição de rótulos para tornar as moléculas visíveis. '
Os pesquisadores dizem que a técnica - que eles chamam de espectrometria de massa de espalhamento interferométrico (iSCAMS) - pode ter aplicações que vão desde estudos de interações proteína-proteína até a descoberta de drogas e até mesmo diagnósticos de ponto de atendimento.
O professor Kukura disse:'iSCAMS tem muitas vantagens. Ele mede a massa com uma precisão próxima à da espectrometria de massa de última geração, que é caro e opera no vácuo - não necessariamente representativo dos sistemas biológicos - enquanto o iSCAMS o faz com apenas um volume muito pequeno de amostra e funciona essencialmente em qualquer ambiente aquoso. '
O professor Benesch acrescentou:'Isso permite muitas coisas que os pesquisadores querem quantificar:certas moléculas interagem e, se sim, com que força? Qual é a composição da proteína em termos de quantos pedaços ela contém, e como ele cresce ou se desfaz? '
Porque essencialmente todo processo fisiológico e patológico é controlado por interações biomoleculares em solução, os pesquisadores dizem que essa tecnologia tem um impacto potencial considerável. Professor Kukura disse:'A aplicabilidade universal, combinado com o fato de que os instrumentos são quase do tamanho de uma caixa de sapatos, pode ser operado facilmente, e permitir que o usuário veja as moléculas em tempo real, é tremendamente excitante. '
A equipe está em processo de comercialização da tecnologia para dar acesso a outros pesquisadores que não são especialistas ou podem nem mesmo utilizar microscopia óptica. Os pesquisadores dizem:'Tem potencial, nós pensamos, para revolucionar a forma como estudamos biomoléculas e suas interações. '
O artigo 'Quantitative mass imaging of single biologic macromolecules' (imagens de massa quantitativas de macromoléculas biológicas únicas) será publicado na revista. Ciência .
