Os pesquisadores determinam a estrutura e a dinâmica das proteínas usando espectroscopia de RMN (Ressonância Magnética Nuclear). Até agora, no entanto, eram necessárias concentrações muito mais altas para medições in vitro das biomoléculas em solução do que as encontradas nas células do nosso corpo. Um método de RMN aprimorado por um amplificador muito poderoso, em combinação com simulação de dinâmica molecular, agora permite sua detecção e caracterização precisa em concentrações fisiológicas. Isso é relatado pelo químico Dennis Kurzbach da Universidade de Viena e seus colegas na revista Science Advances . A equipe demonstrou seu novo método com o exemplo de uma proteína que influencia a proliferação celular e, portanto, também o crescimento potencial do tumor.
Atualmente, a espectroscopia de RMN é o único método que permite uma descrição completa da estrutura atômica de biomacromoléculas em seu estado de solução nativa. No entanto, devido à sensibilidade inerentemente baixa do método, as amostras devem conter muito mais moléculas por volume do que o fisiologicamente comum. Para superar essa discrepância, a hiperpolarização (mais precisamente por Polarização Nuclear Dinâmica de Dissolução) pode ser usada para obter uma amplificação de sinal de 1.000 vezes em medições de RMN.

E-guitarra vs. NMR—mesmo princípio

"A espectroscopia tem algumas semelhanças com uma guitarra elétrica:se o amplificador for muito fraco, você ouvirá muito pouco se não tocar as cordas com força", diz Dennis Kurzbach, do Instituto de Química Biológica, "o que significa que você precisa de muito material para ver um sinal de NMR. Com o novo amplificador de hiperpolarização, agora você pode ver algo mesmo em baixa concentração."

Os pesquisadores conseguiram medir biomoléculas em concentrações tão baixas quanto 1 micromole/litro (ou seja, um milionésimo dos níveis de concentração usuais). A concentração aproxima-se assim da das nossas células. Isso é importante porque as proteínas podem reagir a concentrações anormalmente altas. Eles não fazem mais o que deveriam fazer e de repente se comportam de maneira diferente.

Além disso, uma medida de Polarização Nuclear Dinâmica de dissolução normalmente fornece espectros unidimensionais, o que limita a informação obtida. Para descrever as proteínas de forma abrangente sob condições naturais de concentração, os pesquisadores empregaram simulações de dinâmica molecular:"Também conseguimos extrapolar a impressão digital que obtivemos de nossa molécula via RMN para seu 'corpo inteiro', ou seja, sua estrutura multidimensional", diz Kurzbach.

Proteína significativa MAX descrita

O valor desse avanço metodológico é demonstrado usando o fator de transcrição ubíquo MAX. Esta proteína pode se auto-associar com várias outras proteínas (ou seja, dimerização de proteínas). Por exemplo, os dímeros MYC-MAX têm uma grande influência nos processos de cópia de DNA na célula.

Com os novos métodos, o MAX demonstrou adotar uma conformação não documentada quando as concentrações se aproximam dos níveis fisiológicos. "The folding spectrum of MAX is of crucial importance for working together with MYC and thus for the proliferation of healthy as well as diseased cells in the body," said ERC grantee Dennis Kurzbach, who is also deputy head of the Core Facility NMR at the Faculty of Chemistry.

The new method can help to better understand the process of cell proliferation to tumor growth and thus elucidate basic mechanisms for cancer development. This is just one of many potential fields of application for the new method—after all, thousands of proteins in our cells perform a wide variety of tasks, including digestion and regulation of DNA and RNA. + Explorar mais

Magnetic resonance makes the invisible visible