Todos os dias, milhões de processos biológicos ocorrem em nosso corpo em nível celular. Estudar esses processos pode nos ajudar a aprender mais sobre como as células funcionam, um campo que continua intrigando os pesquisadores. Recentemente, no entanto, tem havido um novo jogador neste campo. Um novo método analítico – detecção de uma única molécula – ganhou força devido ao seu sucesso na observação de moléculas específicas e biologicamente relevantes e os processos associados a elas.
Os cientistas tentaram maneiras de usar ensaios de detecção de molécula única para estudar proteínas e suas modificações pós-traducionais (PTMs). PTMs são alterações enzimáticas observadas após a síntese proteica, em que grupos funcionais são adicionados aos aminoácidos na proteína, permitindo que ela desempenhe uma função específica.

O estudo dos PTMs pode nos ajudar a entender a sinalização celular e a origem de diversas doenças. No entanto, os ensaios com o objetivo de fazê-lo devem ser altamente seletivos e específicos para essa proteína. Dada a falta de sensibilidade das técnicas atuais, a obtenção de medições de PTM de molécula única é um desafio.

Recentemente, pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech) encontraram uma maneira "eletrizante" de superar essas limitações. Em sua recente descoberta, publicada no Journal of the American Chemical Society , uma equipe de cientistas liderada pelo professor associado Tomoaki Nishino, da Tokyo Tech, relatou a detecção de uma única molécula de fosforilação em peptídeos - cadeias curtas de aminoácidos - e a formação de uma junção de ortofosfato com a ajuda de assinaturas eletrônicas.

Dr. Nishino explica:"Escolhemos a fosforilação de peptídeos, um PTM arquetípico e biologicamente relevante, para nossos estudos de detecção. O objetivo era desenvolver uma ferramenta que pudesse detectar até mesmo a menor alteração na estrutura química dos aminoácidos".

Para começar, a equipe estudou as propriedades eletrônicas de peptídeos fosforilados usando seu análogo inorgânico, o ácido ortofosfórico (H₃ PO₄ ). Eles prepararam uma solução de fosfato (PO₄ ^3- ) e submetido a uma técnica de junção de quebra (BJ) assistida por microscópio de tunelamento de varredura (STM). Quando a corrente passou entre dois eletrodos STM de ouro, um grupo ortofosfato foi encontrado para fazer a ponte entre o nanogap entre os eletrodos, formando uma junção estável devido à interação de seus átomos de oxigênio carregados negativamente com o ouro. Foi essa junção e sua assinatura que impulsionaram novos experimentos.

Verificou-se que a junção de ortofosfato único possui uma alta condutância de 0,4 G₀ e propriedades eletrônicas distintas, a última das quais permitiu que este procedimento fosse altamente específico e detectasse com precisão o PTM em questão (isto é, fosforilação). Para testar ainda mais sua técnica, a equipe realizou ensaios in situ de fosforilação de molécula única, onde foram capazes de diferenciar entre peptídeos fosforilados e não fosforilados com 95% de precisão e 91% de especificidade.

O método demonstrado neste estudo fornece uma perspectiva imprevista no mundo dos PTMs em proteínas. Essa nova técnica também abrirá novos caminhos para o uso da detecção de moléculas únicas de PTMs em diagnóstico clínico e aplicações farmacêuticas.

"Existe uma forte ligação entre a fosforilação de proteínas e a patogênese de uma ampla gama de doenças. Nosso método permitirá aos cientistas desvendar como a fosforilação regula os eventos celulares que levam à origem de uma doença e, assim, auxiliar no desenvolvimento de tratamentos," conclui o Dr. Nishino. + Explorar mais

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