As proteínas são essenciais para todas as células vivas e responsáveis ​​por muitos processos fundamentais. Em particular, eles são necessários como bio-catalisadores no metabolismo e para a sinalização dentro da célula e entre as células. Muitas doenças surgem como resultado de falhas nesta comunicação, e as origens da sinalização nas proteínas têm sido fonte de grande debate científico. Agora, pela primeira vez, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Göttingen observou os prótons móveis que fazem esse trabalho em cada célula viva, fornecendo assim novos insights sobre os mecanismos. Os resultados foram publicados em Natureza .

Pesquisadores da Universidade de Göttingen liderados pelos professores Kai Tittmann e Ricardo Mata descobriram uma maneira de cultivar cristais de proteína de uma proteína humana de alta qualidade. O acelerador de partículas DESY em Hamburgo tornou possível observar prótons (partículas subatômicas com carga positiva) movendo-se dentro da proteína. Essa surpreendente "dança dos prótons" mostrou como seções distantes da proteína eram capazes de se comunicar instantaneamente umas com as outras - como eletricidade descendo por um fio.

Além disso, O grupo de Tittmann obteve dados de alta resolução para várias outras proteínas, mostrando em detalhes sem precedentes a estrutura de um tipo de ligação de hidrogênio onde dois átomos mais pesados ​​efetivamente compartilham um próton (conhecido como "ligação de hidrogênio de baixa barreira"). Esta foi a segunda surpresa:os dados provaram que a ligação de hidrogênio de baixa barreira de fato existe nas proteínas, resolvendo uma controvérsia de décadas, e de fato desempenha um papel essencial no processo.

"Os movimentos do próton que observamos se assemelham ao brinquedo conhecido como berço de Newton, em que a energia é instantaneamente transportada ao longo de uma cadeia de bolas de metal suspensas. Em proteínas, esses prótons móveis podem conectar imediatamente outras partes da proteína, "explicou Tittmann, que também é Max Planck Fellow no Instituto Max Planck de Química Biofísica em Göttingen. O processo foi simulado com o auxílio de cálculos de química quântica no laboratório do professor Mata. Esses cálculos forneceram um novo modelo para o mecanismo de comunicação dos prótons. "Já sabemos há algum tempo que os prótons podem se mover de forma combinada, como na água, por exemplo. Agora, parece que as proteínas evoluíram de tal forma que podem realmente usar esses prótons para sinalização. "

Os pesquisadores acreditam que essa descoberta pode levar a uma melhor compreensão da química da vida, melhorar a compreensão dos mecanismos da doença e levar a novos medicamentos. Este avanço deve permitir o desenvolvimento de proteínas comutáveis ​​que podem ser adaptadas a uma infinidade de aplicações potenciais na medicina, biotecnologia e química ambientalmente correta.