Os pesquisadores da Universidade de Vanderbilt descobriram como uma bomba de proteína distingue entre os produtos químicos que ela vai expelir de uma célula e os inibidores que bloqueiam sua ação.

A bomba, chamada glicoproteína P, protege as células removendo produtos químicos potencialmente prejudiciais, mas contribui para a resistência aos medicamentos quando esses produtos químicos são drogas terapêuticas - o que representa um problema específico para o tratamento do câncer. As novas descobertas, relatado no jornal Ciência , poderia orientar o desenvolvimento de inibidores mais eficientes para prevenir a resistência das células cancerosas à quimioterapia.

Os estudos responderam a uma questão de longa data sobre a glicoproteína-P, disse Hassane Mchaourab, Ph.D., Louise B. McGavock Professora de Fisiologia Molecular e Biofísica.

Mchaourab descreve a glicoproteína-P como uma máquina molecular de duas partes:um motor que queima ATP e um domínio transmembrana que fornece uma passagem para o substrato (uma molécula movida pelo transportador). A energia ATP aproveitada pelo motor impulsiona as mudanças conformacionais que movem os produtos químicos para fora das células.

O que não ficou claro é "como o motor de ATP sabe que uma substância química está ligada ao domínio transmembrana que está a uma 'milha' molecular de distância, "Mchaourab disse.

"Em humanos, este transportador cospe produtos químicos que incluem antibióticos, drogas quimioterápicas anticâncer, antidepressivos, opioides ... o que torna uma molécula um substrato para esta bomba incrivelmente diversa, e o que torna uma molécula um inibidor? "

Os estudos atuais seguem descobertas que Mchaourab e seus colegas relataram no jornal Natureza dois anos atrás. A glicoproteína-P tem dois locais de queima de ATP, e os pesquisadores descobriram usando um método de espectroscopia (ressonância elétron-elétron duplo, DEER) que os dois locais são estruturalmente assimétricos - primeiro um local e, em seguida, o segundo local queima ATP. Eles também descobriram que as duas etapas sequenciais estão relacionadas ao reconhecimento do substrato.

Mchaourab se lembra do escritor científico do Vanderbilt University Medical Center, Bill Snyder, fazendo uma pergunta que o fez pensar:por que a natureza projetaria um motor assimétrico?

“Respondi que talvez seja assim que o transportador sabe se está carregado de substrato ou não, "Mchaourab disse." Mas nós fizemos todos os nossos experimentos com substrato presente - porque é assim que o transportador funciona. "Os pesquisadores não haviam investigado a estrutura dos locais de queima de ATP na ausência de substrato.

"Era uma sexta-feira, e eu acordei naquela noite pensando na pergunta de Bill, "Mchaourab lembrou." Na segunda-feira, Pedi a Reza (um pós-doutorado) para repetir os experimentos e remover o substrato. E voila, o motor ficou simétrico - não importava qual lado queimava ATP primeiro. "

Em estudos adicionais com inibidores da glicoproteína P de terceira geração, os pesquisadores descobriram que esses inibidores também estabilizam um estado simétrico, mas um que é diferente do estado vazio.

"Um inibidor amarra o transportador de modo que ele não possa ir para o estado assimétrico e não possa realizar o golpe de força - a etapa em que o transportador se move do que chamamos de voltado para dentro para fora e cospe o substrato, "Mchaourab disse.

Conhecer as diferentes conformações da glicoproteína P que são estabilizadas por substratos versus inibidores tornará possível a triagem de moléculas inibidoras mais eficazes. Também pode ajudar os pesquisadores a entender por que os inibidores existentes tiveram um desempenho ruim em ensaios clínicos.

"A glicoproteína-P é um alvo clínico tão importante, "Mchaourab disse." Agora percebemos que os inibidores também atuam na assimetria do motor. A glicoproteína P sabe se está vazia, ou se está ligado a um substrato ou inibidor modulando o nível de assimetria. "