Em um estudo publicado na Nature Nanotechnology , cientistas da Delft University of Technology apresentam uma nova técnica para identificar proteínas. As proteínas desempenham funções essenciais nas nossas células, ao mesmo tempo que desempenham um papel crucial em doenças como o cancro e a infecção por COVID-19. Os pesquisadores identificam proteínas lendo a impressão digital e comparando-a com padrões de um banco de dados.



Usando esta nova tecnologia, os pesquisadores podem identificar proteínas individuais, intactas e completas, preservando todas as suas informações. Isto pode esclarecer os mecanismos por trás de muitas doenças diferentes e permite um diagnóstico mais precoce.

Projeto IKEA incompleto

“O estudo das proteínas dentro das células tem sido um tema quente há décadas e fez enormes avanços, permitindo aos pesquisadores ter uma ideia muito melhor sobre que tipo de proteínas existem e que função elas desempenham”, diz Mike Filius, primeiro autor do artigo.

Atualmente, os cientistas usam um método chamado espectrometria de massa para identificar proteínas. A abordagem de espectrometria de massa mais comum é a abordagem “de baixo para cima”, na qual proteínas inteiras são cortadas em fragmentos menores, chamados peptídeos, que são então medidos pelo espectrômetro de massa. Com base nos dados destes pequenos fragmentos, um computador reconstrói a proteína.

Filius diz:"Isso é um pouco semelhante ao seu projeto típico da IKEA, onde você sempre fica com algumas peças sobressalentes que não tem certeza de como encaixar. Mas no caso das proteínas, essas peças sobressalentes podem realmente conter muito informações valiosas, por exemplo, sobre se tal proteína tem ou não uma estrutura prejudicial que causa uma doença."

A impressão digital da proteína

“Para identificar uma proteína, você não precisa conhecer todos os aminoácidos; os blocos de construção de qualquer proteína. Em vez disso, você tenta obter informações suficientes para poder identificar a proteína usando um banco de dados como referência, semelhante sobre como a polícia pode encontrar a identidade de um suspeito através de uma impressão digital", explica Filius.

"Em trabalhos anteriores, mostramos que cada proteína tem uma impressão digital única, assim como o análogo humano. Percebemos que só precisamos saber a localização de alguns de todos os aminoácidos de uma proteína para gerar uma impressão digital única a partir de onde podemos identificar a proteína", acrescenta Raman van Wee, Ph.D. candidato que esteve envolvido na pesquisa.

Encontrando proteínas num palheiro

“Podemos detectar esses aminoácidos através de moléculas que se iluminam ao microscópio e se ligam a pequenos pedaços de DNA que se ligam muito especificamente a um determinado aminoácido”, explica Van Wee. Dessa forma, a equipe pode determinar rapidamente a localização do aminoácido com grande precisão.

“Como a sensibilidade desta nova técnica, chamada FRET X, é maior do que a dos métodos convencionais como a espectrometria de massa, podemos detectar concentrações muito mais baixas de proteínas numa mistura de muitas outras biomoléculas e necessitar apenas de uma pequena quantidade de amostra”, disse Filius. diz. Isto é importante porque coloca ao nosso alcance a medição de amostras de pacientes em caso de doença.

“No nosso artigo mostramos que podemos detectar pequenas quantidades de proteínas que são características da doença de Parkinson ou da infecção por COVID-19”, diz Filius.

"Embora existam outras abordagens sendo exploradas para identificar proteínas, a nossa concentra-se na identificação de proteínas intactas e individuais em uma mistura complexa. Podemos procurar uma agulha num palheiro", acrescenta Van Wee.

Rumo ao diagnóstico precoce da doença

Embora promissora, a pesquisa ainda requer um desenvolvimento substancial, no qual o Chirlmin Joo Lab espera trabalhar. O grupo de pesquisa conversou com diversas partes interessadas em laboratórios clínicos e na indústria biofarmacêutica e descobriu que eles estão realmente entusiasmados com o potencial inovador que a tecnologia tem.

Eles também estão trabalhando no lançamento de uma start-up para desenvolver o FRET X em uma plataforma para detecção de proteínas altamente sensíveis. Esta plataforma pode diagnosticar doenças nas fases iniciais, melhorando a eficácia do tratamento potencial.

“Esta técnica inovadora decifra o código das proteínas e abre possibilidades interessantes para a detecção precoce de doenças”, diz Chirlmin Joo, supervisor do projeto.

Mais informações: Mike Filius et al, Impressão digital completa de proteínas de molécula única, Nature Nanotechnology (2024). DOI:10.1038/s41565-023-01598-7
Informações do diário: Nanotecnologia da Natureza

Fornecido pela Universidade de Tecnologia de Delft