Doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer ou a doença de Parkinson são causadas por erros de dobramento (desdobramento) em proteínas ou peptídeos, ou seja, por mudanças em sua estrutura espacial. Este é o resultado de pequenos desvios na composição química das biomoléculas. Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) desenvolveram um método simples e eficaz para detectar esse desdobramento em um estágio inicial da doença. O dobramento incorreto é revelado pela estrutura do resíduo seco de soluções de proteínas e peptídeos. O método envolve a análise de micrografias com redes neurais e tem uma precisão preditiva de mais de 99%. Os resultados foram publicados em Materiais Avançados .
A estrutura bioquímica de proteínas e peptídeos determina suas funções biológicas. Há muitas indicações de que mesmo pequenas mudanças estruturais ou espaciais podem promover o desenvolvimento de doenças. Muitas doenças neurodegenerativas têm sido atribuídas ao dobramento incorreto de proteínas e peptídeos que é causado por tais alterações. Os peptídeos beta-amilóides (Aβ42) desempenham um papel fundamental na doença de Alzheimer; eles diferem em um único resíduo de aminoácido e representam mutantes hereditários da doença de Alzheimer.

Até agora não havia um método simples e preciso para prever mutações em proteínas. No Instituto de Interfaces Funcionais (IFG) do KIT, um grupo de pesquisa liderado pelo professor Jörg Lahann desenvolveu um método para detectar dobras incorretas por meio da estrutura de proteínas secas e soluções de peptídeos. "Os padrões de coloração não foram apenas característicos e reprodutíveis, mas também resultaram em uma classificação de oito mutações com uma precisão preditiva de mais de 99%", disse Lahann, autor do estudo, ao descrever os resultados. O grupo mostrou que informações cruciais sobre as estruturas primárias e secundárias dos peptídeos podem ser obtidas a partir das manchas deixadas pela secagem de gotículas de solução de peptídeo em uma superfície sólida.

Padrões de manchas como impressões digitais exatas de peptídeos

As soluções de proteínas e peptídeos são colocadas com precisão em lâminas de vidro por um sistema de pipetagem automatizado para garantir resultados controlados e reprodutíveis. As superfícies das lâminas foram previamente preparadas com um revestimento de polímero hidrofóbico. Para analisar os padrões de coloração complexos das gotículas secas, os pesquisadores adquiriram imagens usando microscopia de polarização. As imagens foram então analisadas com redes neurais de aprendizado profundo.

“Como as estruturas são muito semelhantes e difíceis de distinguir a olho nu, foi definitivamente uma surpresa que as redes neurais fossem tão eficazes”, diz Lahann sobre os resultados. "Os padrões de coloração dos peptídeos beta-amiloides servem como impressões digitais exatas que refletem a identidade estrutural e espacial de um peptídeo". Essa tecnologia permite a identificação de variantes de Alzheimer com resolução máxima em poucos minutos, segundo Lahann.

A preparação simples da amostra oferece diagnósticos rápidos

Os resultados sugerem que um método tão simples quanto a secagem de uma gota de solução peptídica em uma superfície sólida pode servir como um indicador para diferenças mínimas nas estruturas primárias e secundárias dos peptídeos. "Métodos de detecção escaláveis ​​e precisos para a estratificação de alterações conformacionais e estruturais de proteínas são urgentemente necessários para decodificar as assinaturas patológicas de doenças como Alzheimer e Parkinson", diz Lahann.

É também um método relativamente simples que não requer preparação elaborada de amostras e, portanto, permite um diagnóstico simples e amigável ao paciente. Além disso, o método tem grande potencial para outras aplicações em diagnósticos médicos e na detecção molecular de doenças. + Explorar mais

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