Um novo peptídeo desenvolvido nas Universidades de Bayreuth e Bristol é eminentemente adequado para o transporte direcionado de moléculas⁠—por exemplo, de substâncias ativas e corantes⁠— para as células de mamíferos. O peptídeo é caracterizado por uma dupla função:ele pode entrar na célula do lado de fora e interagir com um peptídeo parceiro. O peptídeo parceiro deve ter sido previamente colocado dentro da célula exatamente onde as moléculas transportadas devem ter efeito. O sistema de transporte apresentado na revista Nature Chemical Biology exemplifica o potencial promissor de um projeto de novo de peptídeos e proteínas.
Nos últimos anos, a biomedicina e a farmacologia desenvolveram um grande número de substâncias ativas capazes de desencadear, potencializar ou inibir processos em células de mamíferos. No entanto, transportar essas substâncias exatamente para onde são necessárias ainda é um desafio em muitos casos. A situação é semelhante quando se trata de marcar com cores certas estruturas dentro das células para fins de pesquisa ou diagnóstico. É verdade que as células de mamíferos têm a capacidade de incorporar substâncias estranhas por meio de endocitose. Mas isso não garante o transporte para o local de ação desejado. Uma nova abordagem de pesquisa que a bioquímica de Bayreuth Profa. Dra. Birte Höcker está buscando com seu grupo de pesquisa é o design racional de peptídeos. Estes devem ser capazes de penetrar no interior da célula a partir do exterior e levar consigo substâncias ativas ou moléculas de corante. Os peptídeos adequados para esse fim são bastante pequenos, pois geralmente consistem em menos de 30 aminoácidos.

Até agora, no entanto, o problema era que esses peptídeos - precisamente por causa de sua simplicidade e tamanho pequeno - não oferecem muitas aplicações possíveis. Isso ocorre porque existem apenas algumas áreas nas diversas estruturas do interior da célula onde elas podem ancorar e entregar as moléculas que transportam. Esta desvantagem foi superada pelo peptídeo desenvolvido em Bayreuth e Bristol. É um peptídeo básico com alto teor de aminoácidos arginina e possui dois componentes essenciais para sua funcionalidade. Um permite que o peptídeo entre no interior da célula e o outro é capaz de interagir com um peptídeo parceiro ácido. Este peptídeo parceiro é tal que pode ser colocado em locais muito diferentes dentro da célula usando métodos bioquímicos estabelecidos. Uma vez que proteínas, complexos moleculares maiores ou organelas tenham sido marcados com o peptídeo parceiro, eles podem ser direcionados pelo peptídeo básico que entrou na célula. Como uma chave em uma fechadura, o peptídeo básico se prende ao peptídeo ácido. A colocação direcionada do peptídeo parceiro ácido é conseguida acoplando-o a moléculas que, por sua vez, são introduzidas no DNA da célula por transfecção.

A equipe de pesquisa anglo-alemã projetou os dois peptídeos de novo anteriormente desconhecidos usando métodos de projeto de proteínas assistido por computador. A base para este trabalho foram peptídeos com estrutura espiralada, que foram descritos em um banco de dados de estrutura. Os peptídeos desenhados no computador foram então sintetizados em laboratório. Aqui, métodos biofísicos e cristalografia de raios-X foram usados ​​para identificar as propriedades reais e o comportamento dos peptídeos. Experimentos com bactérias E. coli e células eucarióticas revelaram que o novo sistema peptídico é até adequado para transportar outros peptídeos e proteínas.

"Nossas investigações exemplificam como o design computacional de peptídeos e proteínas, sua posterior síntese e caracterização em laboratório, bem como testes em células vivas podem se entrelaçar quando soluções inovadoras para questões bioquímicas ou biomédicas estão sendo buscadas", diz o Prof. Dr. Birte Höcker, chefe do Protein Design Group da Universidade de Bayreuth e autor correspondente do novo estudo.

"O novo sistema de peptídeos deixa claro que o design de novo é uma abordagem de pesquisa promissora na busca de métodos que permitem que moléculas de drogas ou corantes sejam introduzidas em células de mamíferos de maneira direcionada e suave", acrescenta o Dr. Guto Rhys, pós-doutorando em the Protein Design research group and one of the three first authors. + Explorar mais

Fluorescent peptide nanoparticles, in every color of the rainbow