Usar pequenas armadilhas para estudar interações proteicas pode fornecer novos conhecimentos sobre doenças difíceis de tratar
Princípio de captura de proteínas em nanocâmaras com portas macromoleculares. a Esquema do sistema com escovas de polímero termo-responsivas em nanocâmaras plasmônicas e aquecimento resistivo em célula líquida. A microscopia de fluorescência é realizada através do substrato de sílica. Imagem parcialmente preparada por Daniel Lara (@danlara no fiverr). b Imagem de microscopia eletrônica mostrando um denso conjunto de nanocâmaras. c Imagem de campo escuro de um arranjo esparso de nanocâmaras. Cada câmara espalha luz (predominantemente vermelha). d Análise de seção transversal de feixe de íons de nanocâmaras. e Processo de captura por abertura e fechamento das portas macromoleculares e adsorção reversível de proteínas nas paredes da câmara. Neste trabalho, as portas são operadas por calor e a fisissorção de proteínas é controlada pelo pH. Crédito:Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-40889-4 As proteínas que formam aglomerados ocorrem em muitas doenças difíceis de tratar, como ELA, Alzheimer e Parkinson. Os mecanismos por trás de como as proteínas interagem entre si são difíceis de estudar, mas agora pesquisadores da Universidade de Tecnologia Chalmers, na Suécia, descobriram um novo método para capturar muitas proteínas em armadilhas de tamanho nanométrico. Dentro das armadilhas, as proteínas podem ser estudadas de uma forma que antes não era possível.
“Acreditamos que o nosso método tem um grande potencial para aumentar a compreensão de processos precoces e perigosos numa série de doenças diferentes e, eventualmente, levar ao conhecimento sobre como os medicamentos podem neutralizá-los”, diz Andreas Dahlin, professor da Chalmers, que liderou o projeto de pesquisa. .
A pesquisa foi apresentada no artigo científico "Aprisionamento estável de múltiplas proteínas em condições fisiológicas usando câmaras em nanoescala com portas macromoleculares", publicado recentemente na Nature Communications .
As proteínas que formam aglomerados em nosso corpo causam um grande número de doenças, incluindo ELA, Alzheimer e Parkinson. Uma melhor compreensão de como os aglomerados se formam pode levar a formas eficazes de dissolvê-los numa fase inicial, ou mesmo impedir que se formem completamente. Hoje existem várias técnicas para estudar as fases posteriores do processo, quando os aglomerados se tornaram grandes e formaram longas cadeias, mas até agora tem sido difícil acompanhar o desenvolvimento inicial, quando ainda são muito pequenos. Estas novas armadilhas podem agora ajudar a resolver este problema.
Os pesquisadores descrevem seu trabalho como os menores portões do mundo que podem ser abertos e fechados com o toque de um botão. Os portões tornam-se armadilhas, que prendem as proteínas dentro de câmaras em nanoescala. As proteínas são impedidas de escapar, estendendo o tempo em que podem ser observadas neste nível de um milissegundo para pelo menos uma hora. O novo método também permite incluir várias centenas de proteínas num pequeno volume, uma característica importante para uma maior compreensão.
“Os aglomerados que queremos ver e compreender melhor consistem em centenas de proteínas, por isso, se quisermos estudá-los, precisamos ser capazes de capturar quantidades tão grandes. entre si, o que é uma grande vantagem do nosso novo método", diz Dahlin.
Para que a técnica possa ser utilizada no estudo do curso de doenças específicas, é necessário o desenvolvimento contínuo do método. “As armadilhas precisam ser adaptadas para atrair as proteínas que estão ligadas à doença específica na qual você está interessado. Estamos trabalhando agora em planejar quais proteínas são mais adequadas para estudo”, diz Dahlin.
Como funcionam as novas armadilhas
As portas que os pesquisadores desenvolveram consistem nas chamadas escovas de polímero posicionadas na entrada de câmaras de tamanho nanométrico. As proteínas a serem estudadas ficam contidas em solução líquida e são atraídas para as paredes das câmaras após um tratamento químico especial. Quando as portas estão fechadas, as proteínas podem se libertar das paredes e começar a se mover uma em direção à outra.
Nas armadilhas, você pode estudar aglomerados individuais de proteínas, o que fornece muito mais informações em comparação ao estudo de muitos aglomerados ao mesmo tempo. Por exemplo, os aglomerados podem ser formados por mecanismos diferentes e ter tamanhos e estruturas diferentes. Tais diferenças só podem ser observadas se forem analisadas uma por uma.
Na prática, as proteínas podem ser retidas nas armadilhas durante quase qualquer período de tempo, mas actualmente, o tempo é limitado pelo tempo que o marcador químico – que lhes deve ser fornecido para se tornarem visíveis – permanece. No estudo, os pesquisadores conseguiram manter a visibilidade por até uma hora.
Mais informações: Justas Svirelis et al, Captura estável de múltiplas proteínas em condições fisiológicas usando câmaras em nanoescala com portas macromoleculares, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-40889-4 Informações do diário: Comunicações da Natureza
