p Mais do que apenas um sinal de doença, o muco é uma parte crítica das defesas do nosso corpo contra doenças. Todos os dias, nossos corpos produzem mais de um litro da substância escorregadia, cobrindo uma área de superfície de mais de 400 metros quadrados para capturar e desarmar invasores microbianos. p O muco é feito de mucinas - proteínas decoradas com moléculas de açúcar. Muitos cientistas estão tentando criar versões sintéticas de mucinas na esperança de replicar seus traços benéficos. Em um novo estudo, pesquisadores do MIT agora geraram mucinas sintéticas com uma estrutura de polímero que imita com mais precisão a estrutura e função das mucinas que ocorrem naturalmente. A equipe também mostrou que essas mucinas sintéticas podem neutralizar com eficácia a toxina bacteriana que causa a cólera.

p As descobertas podem ajudar a dar aos pesquisadores uma ideia melhor de quais características das mucinas contribuem para diferentes funções, especialmente suas funções antimicrobianas, diz Laura Kiessling, o Professor de Química da Novartis no MIT. A replicação dessas funções em mucinas sintéticas pode levar a novas maneiras de tratar ou prevenir doenças infecciosas, e esses materiais podem ser menos propensos a levar ao tipo de resistência que ocorre com os antibióticos, ela diz.

p “Gostaríamos muito de entender quais características das mucinas são importantes para suas atividades, e imitar essas características para que você possa bloquear as vias de virulência em micróbios, "diz Kiessling, quem é o autor sênior do novo estudo.

p O laboratório de Kiessling trabalhou neste projeto com Katharina Ribbeck, o Mark Hyman, Professor de Desenvolvimento de Carreira Jr. de Engenharia Biológica, e Richard Schrock, o F.G. Keyes Professor Emérito de Química, que também são autores do artigo. Os principais autores do artigo, que aparece hoje em ACS Central Science , são o ex-aluno de graduação do MIT Austin Kruger e o pós-doutorado do MIT Spencer Brucks.

p Inspirado por muco

p Kiessling e Ribbeck uniram forças para tentar criar materiais inspirados no muco em 2018, com financiamento do Professor Amar G. Bose Research Grant. Os principais blocos de construção do muco são as mucinas - longas, proteínas semelhantes a escovas de garrafa com muitas moléculas de açúcar chamadas glicanos anexadas. Ribbeck descobriu que essas mucinas interrompem muitas funções-chave das bactérias infecciosas, incluindo sua capacidade de secretar toxinas, comunicar uns com os outros, e anexar a superfícies celulares.

p Essas características levaram muitos cientistas a tentar gerar versões artificiais que poderiam ajudar a prevenir ou tratar infecções bacterianas. Contudo, as mucinas são tão grandes que tem sido difícil replicar sua estrutura com precisão. Cada polímero de mucina tem uma longa espinha dorsal composta por milhares de aminoácidos, e muitos glicanos diferentes podem ser anexados a essas estruturas.

p No novo estudo, os pesquisadores decidiram se concentrar na espinha dorsal do polímero. Para tentar replicar sua estrutura, eles usaram uma reação chamada polimerização de metátese de abertura de anel. Durante este tipo de reação, um anel contendo carbono é aberto para formar uma molécula linear contendo uma ligação dupla carbono-carbono. Essas moléculas podem então ser unidas para formar polímeros longos.

p Em 2005, Schrock compartilhou o Prêmio Nobel de Química por seu trabalho no desenvolvimento de catalisadores que podem impulsionar esse tipo de reação. Mais tarde, ele desenvolveu um catalisador que poderia produzir especificamente a configuração "cis" dos produtos. Cada átomo de carbono na ligação dupla geralmente tem um outro grupo químico ligado a ele, e na configuração cis, ambos os grupos estão no mesmo lado da ligação dupla. Na configuração "trans", os grupos estão em lados opostos.

p Para criar seus polímeros, os pesquisadores usaram o catalisador de Schrock, que é baseado em tungstênio, para formar versões cis de polímeros miméticos de mucina. Eles compararam esses polímeros àqueles produzidos por um diferente, catalisador à base de rutênio, que cria versões trans. Eles descobriram que as versões cis eram muito mais semelhantes às mucinas naturais, ou seja, eles se formaram muito alongados, polímeros solúveis em água. Em contraste, os polímeros trans formaram glóbulos que se aglomeraram em vez de se esticarem.

p Imitando mucinas

p Os pesquisadores então testaram a capacidade das mucinas sintéticas de imitar as funções das mucinas naturais. Quando exposto à toxina produzida pelo Vibrio cholerae, os polímeros cis alongados foram muito mais capazes de capturar a toxina do que os polímeros trans, os pesquisadores descobriram. Na verdade, os mimetizadores sintéticos da cis mucina foram ainda mais eficazes do que as mucinas de ocorrência natural.

p Os pesquisadores também descobriram que seus polímeros alongados eram muito mais solúveis em água do que os polímeros trans, o que pode torná-los úteis para aplicações como colírios ou hidratantes para a pele.

p Agora que eles podem criar mucinas sintéticas que imitam efetivamente a coisa real, os pesquisadores planejam estudar como as funções das mucinas mudam quando diferentes glicanos estão ligados às estruturas. Ao alterar a composição dos glicanos, eles esperam desenvolver mucinas sintéticas que podem diminuir as vias de virulência de uma variedade de micróbios.

p "Estamos pensando em maneiras de imitar ainda melhor as mucinas, mas este estudo é uma etapa importante para entender o que é relevante, "Kiessling diz.