É difícil pensar em um peixe com um valor geral mais alto do que o robalo - ou peixe-pedra, como é conhecido na região da Baía de Chesapeake.

Morone saxatilis é apreciado por pescadores que pescam tanto em água doce como salgada. É uma espécie comercial valiosa, e, portanto, ganha uma lista de topo na seção de frutos do mar de muitos menus de restaurantes e barracas de peixaria.

Uma equipe de cientistas da William &Mary liderada por Myriam Cotten está investigando outra virtude do robalo:os peixes contêm biomoléculas que se mostraram promissoras para uso terapêutico na medicina humana.

Cotten, um professor associado do Departamento de Ciências Aplicadas da universidade, é co-autor de um artigo publicado recentemente, "O cobre regula as interações de peptídeos de piscidina antimicrobianos de mastócitos de peixes com receptores de formil peptídeo e heparina, " no Journal of Biological Chemistry .

Ela explicou que os peptídeos estudados no artigo são variedades de armas moleculares usadas pelo sistema imunológico de um animal, e produzidos por mastócitos - glóbulos brancos especializados. Nesse caso, o animal em questão é um peixe, e assim eles são péptidos de "piscidina".

O artigo observa que os peixes estão sujeitos a uma enxurrada de patógenos - bactérias, viral, parasita e fúngica. Peixe, claro, nade e respire o que às vezes pode ser uma sopa de patógenos. Cerca de 65 por cento das infecções começam em biofilmes e para se manterem saudáveis, os peixes desenvolveram sistemas imunológicos poderosos para combater infecções.

Cotten diz que costuma trabalhar com outros cientistas, particularmente quando se trata de exames in vivo:"Eu faço a pesquisa fundamental - adoro isso! Mas eu não faço in vivo, "ela explicou." É por isso que este é um trabalho colaborativo. "

Por exemplo, ela disse que em 2015, depois de estudá-los por uma década, ela descobriu que seus peptídeos podiam se ligar ao cobre. Foi uma descoberta importante.

"Os íons de cobre formam radicais, e os radicais podem atacar moléculas biológicas vizinhas, travando e danificando certas ligações químicas, "Cotten explicou.

Ela colaborou com Hao Hong na Universidade de Michigan, que testou seus peptídeos carregados de cobre in vivo aplicados a um tumor canceroso em um camundongo. Os resultados, enquanto preliminar, são promissores, Cotten acrescentou.

Os radicais carregados de cobre podem ser uma nova arma importante nas guerras contra tumores e infecções, e os mecanismos descritos no J. Biol. Chem papel são os próximos passos necessários no caminho para os ensaios clínicos. O artigo descreve os peptídeos como canivetes suíços que não apenas atacam diretamente as bactérias, mas também ativam as células imunológicas do organismo hospedeiro para ajudar a combater infecções.

Enquanto ela trabalha para uma melhor compreensão do mecanismo bioquímico das piscidinas e outras biomoléculas que poderiam um dia ser usadas para combater infecções em humanos, Cotten se descreve apropriadamente como uma química biofísica.

"Isso significa que estudo sistemas biológicos com ferramentas físicas, "explicou ela. A cristalografia é uma das ferramentas físicas mais utilizadas pelos químicos, mas Cotten estuda membranas biológicas e notas, "Tudo o que tem a ver com membrana, que liga uma membrana, que tem como alvo uma membrana, é muito difícil estudar com cristalografia quando está ligada a essa membrana. "

Portanto, A própria ferramenta de Cotten é a ressonância magnética nuclear, ou NMR. Ela está continuando sua investigação no laboratório de RMN em Small Hall no campus William &Mary, trabalhando com um grupo que inclui o cientista pesquisador Dr. Alex Greenwood, um especialista em NMR, e apoiado por fundos da National Science Foundation.

"O NMR passa a ser uma das melhores técnicas para interrogar amostras que não cristalizam, "Cotten disse." Quando você está olhando para uma substância antimicrobiana que muito provavelmente está atacando membranas ou talvez tenha alvos internos, como DNA, não há realmente nenhum método de nível atômico diferente de NMR que pode estudar amostras não cristalinas. "

A ressonância magnética nuclear é uma técnica sensível e exigente - ou melhor, um conjunto de técnicas. Muito antes de ela vir para William &Mary, Cotten estava familiarizado com o trabalho de RMN em andamento aqui, particularmente o trabalho de Robert Vold, um ex-membro do corpo docente dos departamentos de física e ciências aplicadas.

"Quando eu era um estudante de graduação, Fiquei maravilhado com o trabalho do Professor Vold, "Cotten disse." Ainda tenho pilhas de papéis que imprimi há 20 anos. E eu nunca o conheci até conseguir o emprego aqui. "

Cotten começou a trabalhar no grande laboratório magnético em Small Hall, usando o 17,6-tesla, Ímã de 750 megahertz que Vold usou. Mas ela não podia simplesmente se aproximar e colocar suas amostras no ímã. Vold, junto com Gina Hoatson e vários outros usuários do grande ímã, vinha usando-o para estudar amostras não biológicas. O trabalho de Cotten envolve o exame de membranas biológicas.

"Quando eu vim aqui, o instrumento foi configurado para materiais. Tive que comprar novas sondas para fazer NMR aqui, " ela explicou.

Os usuários de NMR gostam de comparar o ímã a uma broca e as sondas a brocas:uma broca pode usar qualquer número de brocas, dependendo dos materiais. Os tipos de "bits" de que Cotten precisa para estudar as membranas são chamados de sondas estáticas. Um de seus colaboradores, Peter Gor'kov, do National High Magnetic Field Lab no estado da Flórida, construiu as novas sondas para ela.

As amostras são orientadas em placas de vidro e, em seguida, vão para a garganta do ímã, a bobina. O ímã atinge a amostra com um campo magnético. Os núcleos atômicos da amostra têm seu próprio ambiente eletrônico e ressoam em frequências exclusivas dentro do campo magnético.

A sonda fica dentro do ímã, cerca de dois pés, usando ondas de rádio para captar a transferência do nível de energia em um sinal que, uma vez que é decodificado, pode fornecer muitos detalhes sobre a estrutura molecular da amostra.

Cotten diz que é "profundamente apaixonada" pelo uso de RMN porque permite o estudo do movimento das moléculas, não apenas sua estrutura. E o movimento molecular é muito importante para sua compreensão dos fenômenos associados às membranas.

"As moléculas não funcionam ao serem congeladas no espaço. As moléculas se movem, "ela explicou." Se você tem uma substância que é antimicrobiana, ele precisa se mover para um local onde ataca uma célula. Quando estiver lá, ele precisa mudar a estrutura do que está vinculado para danificar aquele site. É muito dinâmico. "

Cotten e sua equipe estão trabalhando para instalar as novas sondas compatíveis com biomoléculas no laboratório de RMN para continuar o estudo dos peptídeos de peixes, que se mostram promissores para uma gama cada vez maior de aplicações clínicas.