p Florian Praetorius e o Prof. Hendrik Dietz da Universidade Técnica de Munique (TUM) desenvolveram um novo método que pode ser usado para construir estruturas híbridas personalizadas usando DNA e proteínas. O método abre novas oportunidades para pesquisas fundamentais em biologia celular e para aplicações em biotecnologia e medicina. p Ácido desoxirribonucléico, mais conhecido por sua abreviatura DNA, carrega nossa informação genética. Mas para o Prof. Hendrik Dietz e Florian Praetorius da TUM, O DNA também é um excelente material de construção para nanoestruturas. Dobrar DNA para criar formas tridimensionais usando uma técnica conhecida como "origami de DNA" é um método estabelecido há muito tempo neste contexto.

p Mas há limites para essa abordagem, explica Dietz. O "trabalho de construção" sempre ocorre fora dos sistemas biológicos e muitos componentes devem ser sintetizados quimicamente. "Criar estruturas definidas pelo usuário em tamanhos da ordem de 10 a 100 nanômetros dentro de uma célula continua sendo um grande desafio, ", acrescenta. A técnica recém-desenvolvida agora permite que os pesquisadores usem proteínas para dobrar o DNA de fita dupla em formas tridimensionais desejadas. Aqui, tanto o DNA quanto as proteínas necessárias podem ser codificados geneticamente e produzidos dentro das células.

p Proteínas agem como alimentos básicos

p As "proteínas básicas" projetadas com base em efetores TAL são a chave do método. Os efetores TAL são produzidos na natureza por certas bactérias que infectam as plantas e são capazes de se ligar a sequências específicas no DNA da planta, neutralizando assim os mecanismos de defesa da planta. "Construímos variantes das proteínas TAL que reconhecem simultaneamente duas sequências alvo personalizadas em locais diferentes no DNA e, em seguida, basicamente as grampeiam juntas, "diz Dietz." Esta era exatamente a propriedade de que precisávamos:proteínas que podem grampear DNA juntos. "

p O segundo componente do sistema é uma fita dupla de DNA contendo várias sequências de ligação que podem ser reconhecidas e ligadas por um conjunto de diferentes proteínas básicas. "No caso mais simples, um loop pode ser criado ligando dois pontos um ao outro, "Praetorius explica." Quando vários desses locais de ligação existem no DNA, é possível construir formas mais complexas. ”Um aspecto essencial do trabalho do pesquisador foi, portanto, determinar um conjunto de regras para o arranjo das próprias proteínas básicas e como distribuir as sequências de ligação na fita dupla do DNA para criar a forma desejada.

p Novas ferramentas para pesquisa fundamental

p O que mais, as proteínas básicas servem como pontos de ancoragem para proteínas adicionais:Um método referido como fusão genética pode ser usado para anexar qualquer domínio de proteína funcional desejado. As estruturas híbridas feitas de DNA e proteínas funcionam então como uma estrutura tridimensional que pode colocar os outros domínios da proteína em uma posição espacial particular. Todos os blocos de construção para as estruturas híbridas da proteína do DNA podem ser produzidos pela própria célula e então se montar de forma autônoma. Os pesquisadores conseguiram produzir os híbridos em ambientes semelhantes a células a partir de informações genéticas. "Há uma probabilidade bastante alta de que isso também funcione em células reais, "diz Dietz.

p O novo método abre caminho para controlar o arranjo espacial das moléculas em sistemas vivos, que permite sondar processos fundamentais. Por exemplo, presume-se que o arranjo espacial do genoma tem uma influência substancial sobre os genes que podem ser lidos e a eficiência do processo de leitura. A criação intencional de loops usando estruturas híbridas TAL-DNA em DNA genômico pode fornecer uma ferramenta para investigar tais processos.

p Também seria possível posicionar geometricamente uma série de proteínas dentro e fora da célula de maneiras personalizadas, a fim de investigar a influência da proximidade espacial, por exemplo, no processamento de informações na célula. A proximidade espacial de certas enzimas também pode tornar os processos em biotecnologia mais eficientes. Por último, também seria concebível utilizar estruturas híbridas de proteína-DNA, por exemplo, para estimular melhor a resposta imune das células, que pode depender do arranjo geométrico preciso de vários antígenos.

p O estudo é publicado em jornal Ciência hoje.