Por meio de uma combinação única de simulações de computador e experimentos de laboratório, pesquisadores do Instituto Paul Scherrer (PSI) descobriram novos locais de ligação para agentes ativos - contra o câncer, por exemplo - em uma proteína vital do citoesqueleto celular. Onze dos locais não eram conhecidos antes. O estudo aparece hoje na revista Angewandte Chemie International Edition.

A proteína tubulina é um bloco de construção essencial do chamado citoesqueleto celular. Nas células, moléculas de tubulina se organizam em estruturas semelhantes a tubos, os filamentos dos microtúbulos. Isso dá forma às células, ajuda no transporte de proteínas e componentes celulares maiores, e desempenham um papel crucial na divisão celular.

Assim, a tubulina desempenha diversas funções na célula e, ao fazê-lo, interage com várias outras substâncias. "A tubulina pode ligar um número surpreendente de diferentes proteínas e pequenas moléculas, várias centenas com certeza, "diz Tobias Mühlethaler, candidato a doutorado no Laboratório de Pesquisa Biomolecular do PSI e primeiro autor do estudo. As funções da proteína são guiadas por meio dessas ligações. Também, muitas drogas atracam na tubulina e fazem efeito, por exemplo, evitando a divisão celular em tumores.

"Neste projeto, abordamos a questão fundamental de quantos sítios de ligação existem no total nesta proteína vital, "Mühlethaler explica." Se descobrirmos novos, estes possivelmente poderiam ser usados ​​terapeuticamente. "

Do virtual ao laboratório

Em simulações de computador realizadas em colaboração com o Instituto Italiano de Tecnologia de Gênova, os pesquisadores vasculharam a estrutura da proteína:eles identificaram locais onde outras moléculas poderiam se encaixar particularmente bem na tubulina. Estes são os chamados bolsos de ligação. Posteriormente, em um experimento de laboratório real, os pesquisadores procuraram verificar esses sites. Por esta, eles usaram um método chamado triagem de fragmentos:começando com centenas de cristais de tubulina, os pesquisadores adicionaram soluções individuais contendo fragmentos de moléculas que são precursores típicos de agentes ativos promissores. Dentro de uma hora, os cristais de tubulina foram capazes de absorver o máximo possível da solução do fragmento. Finalmente, os cristais foram retirados do líquido e expostos à radiação síncrotron de raios-X. Com base no padrão de difração resultante, os pesquisadores são capazes de inferir a estrutura do cristal. Assim, pode ser determinado se e onde os fragmentos da molécula se ligaram à proteína.

"Ambos os métodos, simulações de computador e triagem de fragmentos, têm seus respectivos pontos fortes e fracos, "diz Michel Steinmetz, chefe do Laboratório de Pesquisa Biomolecular. "Ao combiná-los, garantimos que nenhum local de ligação na proteína escape de nossa pesquisa. "

Onze novos

Geral, os pesquisadores encontraram 27 locais de ligação na tubulina onde moléculas ou outras proteínas podem se encaixar. "Onze deles nunca haviam sido descritos antes, "diz Mühlethaler. Além disso, os pesquisadores identificaram 56 fragmentos que se ligam à tubulina e podem ser adequados para o desenvolvimento de novos agentes ativos.

Como os pesquisadores enfatizam, sua abordagem também é transferível para outras proteínas. "Aqui, desenvolvemos um método para a descoberta precoce das chamadas moléculas principais e, com isso, novos pontos de partida para o desenvolvimento de agentes ativos, "diz Michel Steinmetz. Deve ser possível aplicar este método com sucesso a todas as proteínas para as quais cristais de alta qualidade podem ser obtidos.

"A busca por potenciais novas moléculas de chumbo é um foco da Swiss Light Source SLS, "Steinmetz acrescenta." Isso ganhará cada vez mais importância após a atualização para SLS 2.0, planejado para os próximos anos, ocorreu."