Novas sondas de proteínas projetadas in-silico podem abrir caminho para o diagnóstico precoce de doenças neurodegenerativas
Aumente o zoom em células de mamíferos de cultura única nas quais o TDP-43 foi induzido a agregar. Nesse sistema, as células produzem TDP-43 fundido a uma molécula verde fluorescente, para poder detectar se a proteína forma grânulos insolúveis (pontos verdes fluorescentes). A sonda de RNA é marcada com uma etiqueta fluorescente vermelha. A cor amarela, dada pela sobreposição entre o verde do TDP-43 e o vermelho da sonda de RNA, significa que a sonda pode pesquisar e encontrar sua proteína alvo em células vivas, sugerindo que ela pode ser usada como ferramenta de detecção para rastrear o progresso da agregação de TDP-43 na doença.Azul:núcleos; verde:TDP-43; vermelho:sonda de RNA; amarelo:sonda TDP-43+RNA. Crédito:IIT-Istituto Italiano di Tecnologia
Uma equipe de pesquisadores do IIT-Istituto Italiano di Tecnologia (Instituto Italiano de Tecnologia) projetou "sondas moleculares" in silico capazes de rastrear o progresso de uma proteína que se comporta mal em diferentes doenças neurodegenerativas, como Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) e Demência Fronto-Temporal (DFT). As sondas podem ser usadas para estudar o comportamento da proteína alvo em uma célula e foram testadas em colaboração com a Universidade Sapienza de Roma, Centro de Regulação Genômica em Barcellona, Universidade de Edimburgo e Kings College London. O estudo de pesquisa foi publicado na
Nature Communications. Criadas pelo grupo "RNA Systems Biology" do IIT em Gênova, as sondas consistem em moléculas de RNA projetadas por computador que se ligam a uma proteína associada à neurodegeneração chamada TDP-43. Esta proteína está presente em inúmeros casos de Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) e Demência Fronto-Temporal (DFT), onde se agrega criando blobs de proteínas insolúveis nas células neurais, alterando seu metabolismo e função.
A equipe de pesquisa se inspirou nas interações naturais da proteína com moléculas de RNA para projetar sondas moleculares, que são chamadas de "aptâmeros", literalmente moléculas feitas para caber em um único alvo. Seu principal objetivo era obter uma nova abordagem para rastrear a agregação de proteínas associadas à neurodegeneração nas primeiras etapas do processo.
"Usando nossos próprios algoritmos, projetamos aptâmeros de RNA específicos para TDP-43 e os usamos em conjunto com técnicas avançadas de microscopia para acompanhar a transição da proteína para suas formas agregadas", explica Gian Gaetano Tartaglia, pesquisador principal do RNA System Biology Lab. "Podemos identificar agregados de TDP-43 tão pequenos quanto 10 nanômetros que, até onde sabemos, é a melhor resolução alcançada até agora ao visualizar agregados de proteínas".
Aumente o zoom em células de mamíferos de cultura única nas quais o TDP-43 foi induzido a agregar. Neste sistema, as células produzem TDP-43 fundido a uma molécula verde fluorescente, para poder detectar se a proteína forma grânulos insolúveis (verde pontos). A sonda de RNA é marcada com uma etiqueta fluorescente vermelha. A cor amarela, dada pela sobreposição entre o verde do TDP-43 e o vermelho da sonda de RNA, significa que a sonda pode pesquisar e encontrar sua proteína alvo em células vivas, sugerindo que ela pode ser usada como ferramenta de detecção para rastrear o progresso da agregação de TDP-43 na doença. Azul:núcleos; verde:TDP-43; vermelho:sonda de RNA; amarelo:sonda TDP-43+RNA. Crédito:IIT-Istituto Italiano di Tecnologia
Esses aptâmeros poderiam ser usados para estudar, em nível molecular, o fenômeno de agregação anormal de proteínas típico de várias doenças neurodegenerativas e, portanto, abririam caminho para o desenvolvimento de ferramentas de diagnóstico precoce para esses distúrbios.
"Mostramos que os aptâmeros de RNA também podem ser usados para rastrear TDP-43 em células vivas e em tempo real, detectando todas as formas da proteína, desde a fisiológica solúvel até a insolúvel, passando por agregados de tamanhos intermediários indetectáveis pelo padrão abordagens", acrescenta Elsa Zacco, pesquisadora principal do projeto.
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