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Para o açúcar ter um sabor doce e para o café ser estimulante, ou mesmo para que a luz seja vista, primeiro, todos eles precisam pousar em um receptor acoplado à proteína G. Onipresente e diverso, esses receptores são o sistema de detecção química de uma célula:eles detectam substâncias nos arredores e iniciam as vias intracelulares que sustentam praticamente todos os processos fisiológicos - do paladar e da visão à regulação hormonal e comunicação neuronal. Quase um terço de todas as drogas terapêuticas agem ligando-se a esses receptores da superfície celular.
No entanto, encontrar mais alvos de drogas entre este grupo tem sido difícil, e novas pesquisas podem explicar por quê. Os cientistas Rockefeller descobriram que muitos desses receptores, dos quais existem quase 800, interagir com as chamadas proteínas modificadoras da atividade do receptor, ou RAMPs, fazendo-os assumir configurações diferentes dentro do corpo do que no laboratório.
A descoberta foi possível graças a uma nova técnica que pode examinar centenas de receptores de uma vez para revelar RAMPs previamente desconhecidos que afetam sua estrutura e função. Insights desta pesquisa, descrito em Avanços da Ciência , pode ter implicações significativas para a descoberta de medicamentos e ajudar os pesquisadores a compreender uma série de doenças.
Um componente ausente
Embora amplamente estudado, Os receptores acoplados à proteína G ainda se mostram elusivos. Muitos medicamentos que os alvejaram com sucesso em estudos pré-clínicos acabaram falhando em testes em humanos. E para mais de uma centena desses receptores, os cientistas nem mesmo conseguiram identificar a que hormônio ou proteína do corpo eles se ligam.
"Uma hipótese é que falta algum componente, "diz Thomas P. Sakmar, o professor Richard M. e Isabel P. Furlaud e chefe do Laboratório de Biologia Química e Transdução de Sinais de Rockefeller. "Esse componente pode ser a RAMP."
RAMPs foram descobertos acidentalmente 20 anos atrás, quando uma equipe de pesquisadores trabalhando em um receptor acoplado à proteína G, ou GPCR, encontrou um problema estranho:o mesmo receptor expresso em duas linhas celulares diferentes ligadas a compostos diferentes. Esta variação, os pesquisadores descobriram, foi explicado por uma proteína acessória presente em uma linha celular e não na outra.
Hoje, existem três RAMPs conhecidos que formam complexos com GPCRs, levando a uma mudança na configuração do receptor e, portanto, sua afinidade por um hormônio ou droga. Pesquisas anteriores descobriram que isso é verdade para um punhado de GPCRs, mas os cientistas suspeitaram que, quando se trata de RAMPs, eles estavam apenas vendo a ponta do iceberg.
Por exemplo, As mutações RAMP estão associadas a várias doenças e sua exclusão em camundongos leva a uma ampla gama de resultados. "Diferentes linhas de evidência sugerem que eles interagem com muito mais GPCRs do que avaliamos, "diz Emily Lorenzen, um estudante de graduação no laboratório de Sakmar.
Os próprios estudos de Lorenzen, publicado em 2017 e 2019, confirmou esta suspeita, então ela decidiu dar uma olhada mais de perto.
A grande busca
Com três RAMPs e 775 receptores, pesquisar todas as combinações possíveis é uma tarefa assustadora. Lorenzen sabia que precisava desenvolver um ensaio para examinar simultaneamente um grande número de proteínas e suas potenciais interações.
A ideia a enviou à Suécia para uma colaboração com cientistas do Instituto Karolinska, KTH Royal Institute of Technology, e Laboratório de Ciência para a Vida. A equipe obteve anticorpos do projeto Human Protein Atlas que eles acoplaram a esferas magnéticas, e então incubado com uma mistura líquida de células projetadas para fazer uma combinação de um RAMP e um receptor.
As contas vêm pré-coloridas com 500 corantes diferentes, e os RAMPs podem ser detectados com um segundo, anticorpo fluorescente. Conforme as contas passam por um instrumento de detecção em um único arquivo, suas IDs de cores são lidas e seus receptores e RAMPs associados são identificados.
No artigo Science Advances, a equipe apresenta seus resultados de testes da técnica em 23 GPCRs. Os resultados não validaram apenas as interações conhecidas, mas também revelou interações RAMP previamente não identificadas em receptores adicionais.
"Eu ficaria feliz em encontrar apenas uma ou duas novas interações, "Lorenzen diz." Em vez disso, temos cerca de uma dúzia ou mais. "
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Inspirado por este sucesso, a equipe está aplicando a técnica ao restante dos receptores com o objetivo de mapear suas interações com todos os três RAMPs, "criando todo o interactome GPCR-RAMP, "Diz Sakmar.
Até aqui, as descobertas têm sido consistentes:as interações GPCR-RAMP são muito mais difundidas do que se pensava anteriormente, uma descoberta que tem implicações práticas importantes. "Ao estudar a farmacologia GPCR, você deve considerar o status da RAMP em seu sistema, "Diz Sakmar." O verdadeiro alvo de uma droga pode ser o complexo GPCR-RAMP na membrana celular, não o receptor isoladamente. "
Ele já colocou essa ideia em prática. Sua equipe está reavaliando uma pequena subfamília de receptores envolvidos em doenças imunológicas, anteriormente estudados como alvos de drogas importantes. "Achamos que sabemos por que os esforços anteriores de descoberta de medicamentos não foram bem-sucedidos, "Diz Sakmar." Há uma interação RAMP que ninguém apreciou. "
A equipe também espera resolver o curioso caso de glaucoma, pensado para ser causado por mutações em RAMPs. Essas mutações têm sido desconcertantes para os cientistas, uma vez que os RAMPs por si próprios não parecem desempenhar nenhum papel na doença. A equipe de Sakmar está agora dando uma nova olhada no glaucoma e em algumas doenças intrigantes para descobrir se uma interação GPCR pode ser o elo que faltava.
Colocar RAMPs em cena também pode resolver o mistério de cerca de uma centena dos chamados receptores órfãos, que são ativados por proteínas desconhecidas. "Daqui para frente, vamos nos concentrar em encontrar a que esses GPCRs órfãos se ligam, "Lorenzen diz." Espero que isso incentive outras pessoas a investigá-lo também. "