Usando um sensor infravermelho, biofísicos da Ruhr-Universität Bochum (RUB) conseguiram analisar de forma rápida e fácil quais agentes ativos afetam a estrutura das proteínas e por quanto tempo esse efeito dura. Assim, O Prof. Dr. Klaus Gerwert e o Dr. Jörn Güldenhaupt realizaram medições resolvidas no tempo das mudanças na estrutura dos andaimes de proteínas, que foram acionados pelos agentes ativos. Seus métodos podem um dia ajudar a desenvolver medicamentos com poucos efeitos colaterais de uma maneira rápida e direcionada. A equipe publicou um relatório sobre sua pesquisa, que foi conduzido sob a égide do programa financiado pela UE Innovative Medicines Initiative no projeto Kinetics for drug discovery (K4DD), no jornal Angewandte Chemie em 17 de maio, 2018.

A eficácia de muitos medicamentos é baseada no fato de que eles manipulam o metabolismo das células, inibindo a atividade de proteínas específicas. Para este fim, a molécula da droga deve se ligar à respectiva proteína alvo, enquanto o agente ativo mais frequentemente do que não se instala nos compartimentos funcionais das proteínas, que geralmente são ocos como uma bolsa.

No caso de alguns agentes ativos, a ligação à proteína alvo altera adicionalmente a estrutura da superfície da proteína. Seguindo a chamada mudança conformacional, novas áreas de superfície e bolsas de ligação tornam-se acessíveis, e um agente ativo pode ser ainda adaptado para combiná-los. Este processo muitas vezes resulta em uma melhor seletividade dos agentes ativos, reduzindo assim os efeitos colaterais.

"A forma como um agente ativo afeta a estrutura de sua proteína alvo foi analisada até agora usando métodos demorados e intensivos em material, que pode fornecer informações espaciais extremamente detalhadas, mas que não produzem resultados até semanas ou mesmo meses depois, "explica Jörn Güldenhaupt.

Desenvolvido pelos pesquisadores de Bochum, o novo método fornece informações sobre mudanças estruturais em minutos, e pode até restringir o tipo de mudança estrutural. O sensor é baseado em um cristal permeável à luz infravermelha. A proteína está ligada em sua superfície. Os espectros infravermelhos são registrados através do cristal, enquanto a superfície é enxaguada com soluções com ou sem quaisquer agentes ativos. O sensor detecta mudanças na área espectral da proteína que é sensível à estrutura, ou seja, a chamada região amid, que é característico do andaime de uma proteína. Se ocorrer alguma mudança, é óbvio que o agente ativo alterou a forma da proteína.

Em colaboração com a empresa Merck, a equipe demonstrou a confiabilidade desse método analisando a maneira como dois grupos diferentes de agentes ativos afetaram a proteína de choque térmico HSP90. É um auxiliar de dobramento que ajuda as proteínas recém-geradas na célula a formar a estrutura tridimensional correta. Devido ao seu metabolismo extremamente ativo, as células tumorais precisam disso com muita urgência. Os agentes ativos inibidores de HSP90 constituem uma abordagem para o desenvolvimento de drogas que impedem o crescimento tumoral.

A taxa na qual uma molécula de medicamento se desprende da proteína-alvo corresponde ao período de eficácia do medicamento no corpo. Os agentes ativos com um alto ciclo de vida complexo são ligados à proteína alvo por um longo tempo, permanecendo assim eficaz por um longo tempo. Os comprimidos contendo esses agentes ativos devem ser tomados apenas uma vez por dia, por exemplo, e geralmente têm menos efeitos colaterais. "Uma vez que nosso sensor atua como um sistema de fluxo, podemos enxaguar os agentes ativos da proteína alvo após a ligação e, consequentemente, medir como a eficácia muda ao longo do tempo, "explica Klaus Gerwert.