Uma colaboração entre três laboratórios da UC San Francisco resultou em um olhar sem precedentes sobre um membro de uma classe vital e onipresente de proteínas chamadas integrinas (pronuncia-se "INT-uh-grins"). As integrinas estão associadas à fibrose, cicatrizes e endurecimento de tecidos que estão associados a quase metade de todas as mortes em países desenvolvidos, e ainda assim os pesquisadores não tinham um modelo estrutural de alta resolução das proteínas em seu estado ativo. Agora, uma combinação de perseverança, a conquista tecnológica e o insight definiram um alvo móvel indescritível.
Técnicas mais antigas, como a cristalografia de raios-X, exigem que os pesquisadores passem por processos laboriosos para embalar proteínas em cristais antes de poderem fazer imagens para determinar a estrutura de uma proteína. Este método funciona melhor em estacionário, rígido, e proteínas simétricas:o oposto das integrinas, que são bastante flexíveis em sua forma ativa, disse Stephen Nishimura, MD, um dos autores seniores do artigo e um professor de patologia na UCSF.
As integrinas estão embutidas nas superfícies de todas as células animais, conectando cada célula ao seu entorno e permitindo que ela se comunique e responda a forças externas. Para encontrar seus alvos, o novo trabalho sugere pela primeira vez que uma integrina ativa se curva e oscila em um ponto médio flexível "como um girassol procurando o sol, "disse Nishimura.
Para explorar a estrutura de uma integrina, a equipe usou microscopia crioeletrônica, uma técnica que recentemente se beneficiou de grandes avanços em hardware e software no UCSF. Melody Campbell, Ph.D., trabalhou para visualizar um tipo de proteína integrina com precisão quase atômica. Ela fotografou e analisou as proteínas purificadas e congeladas no laboratório de Yifan Cheng, Ph.D., professor de bioquímica e biofísica da UCSF e outro autor sênior do estudo.
Mas visualizar a proteína foi apenas parte do esforço. O novo artigo da equipe em Nature Structural and Molecular Biology inclui o trabalho de Campbell, manipulação genética de Saburo Ito, Ph.D., e engenharia de proteínas, purificação e experiência de Anthony Cormier, Ph.D. Uma vez que a proteína foi visualizada, os pesquisadores validaram seu modelo estrutural por meio da engenharia genética de uma integrina relacionada que respondeu a pistas bioquímicas exatamente como o modelo da equipe previu, sugerindo que suas descobertas se estendem a muitos, se não todos, integrinas.
Com os pioneiros da engenharia de anticorpos Jim Marks, MD, Ph.D., e Jianlong Lou, Ph.D., ambos no Departamento de Anestesia da UCSF, os autores já desenvolveram vários anticorpos terapêuticos promissores, usando a nova estrutura como modelo. Algumas empresas já estão trabalhando com esses anticorpos para desenvolver tratamentos para doenças como câncer e fibrose. Mas para Nishimura, que trabalha com integrinas há mais de duas décadas, o modelo detalhado também é pessoalmente satisfatório:"É como procurar uma arquinemese antiga, e, finalmente, congelando-o no meio do caminho. "
