Cientistas do Departamento de Química da Universidade de Montreal desenvolveram uma nova sonda fluorogênica que pode ser usada para detectar e estudar interações entre duas famílias de biomoléculas essenciais à vida:açúcares e proteínas.



As descobertas do professor Samy Cecioni e seus alunos, que abrem as portas para uma ampla gama de aplicações, foram publicadas em meados de outubro na Angewandte Chemie International Edition .

Encontrado em todas as células vivas

O açúcar é onipresente em nossas vidas, presente em quase todos os alimentos que ingerimos. Mas a importância desses carboidratos simples vai muito além de sobremesas saborosas. Os açúcares são vitais para praticamente todos os processos biológicos nos organismos vivos e existe uma vasta diversidade de moléculas de açúcar que ocorrem naturalmente.

“Todas as células que constituem os organismos vivos são cobertas por uma camada de moléculas à base de açúcar conhecidas como glicanos”, disse Cecioni. “Os açúcares estão, portanto, na linha de frente de quase todos os processos fisiológicos e desempenham um papel fundamental na manutenção da saúde e na prevenção de doenças”.

"Durante muito tempo", acrescentou, "os cientistas acreditaram que os açúcares complexos encontrados na superfície das células eram simplesmente decorativos. Mas agora sabemos que estes açúcares interagem com muitos outros tipos de moléculas, em particular com as lectinas, uma grande família de proteínas."

Conduzindo doenças, da gripe ao câncer

Assim como os açúcares, as lectinas são encontradas em todos os organismos vivos. Estas proteínas têm a capacidade única de reconhecer e ligar-se temporariamente aos açúcares. Tais interações ocorrem em muitos processos biológicos, como durante a resposta imune desencadeada por uma infecção.

As lectinas estão atraindo muita atenção atualmente. Isso ocorre porque os cientistas descobriram que o fenômeno das lectinas “aderindo” aos açúcares desempenha um papel fundamental no aparecimento de inúmeras doenças.

“Quanto mais estudamos as interações entre açúcares e lectinas, mais percebemos a importância deles nos processos de doenças”, disse Cecioni. “Estudos mostraram como essas interações estão envolvidas na colonização de bactérias em nossos pulmões, em vírus que invadem nossas células e até mesmo em células cancerígenas que enganam nosso sistema imunológico fazendo-o pensar que são células saudáveis”.

Ainda faltam muitas peças no quebra-cabeça de como as interações entre açúcares e lectinas se desenrolam porque são muito difíceis de estudar. Isso ocorre porque essas interações são transitórias e fracas, tornando a detecção um verdadeiro desafio.

Dois alunos de Cecioni, a mestranda Cécile Bousch e a doutora. o candidato Brandon Vreulz teve a ideia de usar a luz para detectar essas interações. Os três pesquisadores começaram a trabalhar para criar uma espécie de sonda química capaz de “congelar” o encontro entre o açúcar e a lectina e torná-lo visível por meio da fluorescência.

A interação entre açúcar e lectina pode ser descrita usando uma relação de “fechadura e chave”, onde a “chave” é o açúcar e a “fechadura” é a lectina. Os químicos já criaram moléculas capazes de bloquear esta interacção de chave e fechadura e podem agora identificar exactamente quais os açúcares que se ligam às lectinas de grande interesse para a saúde humana.

“Nossa ideia era rotular as moléculas de açúcar com um cromóforo, substância química que dá cor à molécula”, explicou Cecioni. "O cromóforo é na verdade fluorogênico, o que significa que pode se tornar fluorescente se a ligação do açúcar com a lectina for capturada de forma eficiente. Os cientistas podem então estudar os mecanismos subjacentes a essas interações e os distúrbios que podem surgir."

Cecioni e seus alunos estão confiantes de que sua técnica pode ser usada com outros tipos de moléculas. Pode até ser possível controlar a cor das novas sondas marcadas com fluorescência criadas.

Ao tornar possível a visualização de interações entre moléculas, esta descoberta está a dar aos investigadores uma nova ferramenta valiosa para estudar interações biológicas, muitas das quais são críticas para a saúde humana.

Mais informações: Cécile Bousch et al, Fluorogenic Photo-Crosslinking of Glycan-Binding Protein Recognition Using a Fluorinated Azido-Coumarin Fucoside, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202314248
Informações do diário: Angewandte Chemie Edição Internacional

Fornecido pela Universidade de Montreal