Você pode estar familiarizado com a arte do origami, na qual o papel é dobrado de forma complexa para criar formas. Mas você sabia que as proteínas do corpo humano também passam por um complexo processo de dobramento que é essencial para sua estrutura e função? Recentemente, pesquisadores nos Estados Unidos e no Japão lançaram uma nova luz sobre a estabilidade do dobramento de proteínas, ou a propensão de uma proteína para manter sua forma dobrada – um fator no centro de doenças como câncer, mal de Alzheimer e fibrose cística.
Em um novo estudo publicado na Naturezauma equipe de pesquisa da Northwestern University e recentemente ingressando no Institute for Industrial Science, The University of Tokyo, desenvolveu uma nova abordagem de alto rendimento conhecida como proteólise de exibição de cDNA para avaliar a estabilidade de dobramento de quase um milhão de proteínas em um único experimento.
Uma proteína é inicialmente gerada como uma única cadeia de aminoácidos que é então dobrada em uma forma tridimensional. A falha em dobrar adequadamente ou manter essa estrutura tridimensional pode interromper a função da proteína e levar a doenças. A compreensão de como a estabilidade do dobramento de proteínas é mantida, portanto, lançará nova luz sobre doenças envolvendo proteínas mal dobradas. No entanto, anteriormente era difícil avaliar a estabilidade do enovelamento de proteínas de maneira eficiente e em grande escala. Portanto, a equipe de pesquisa procurou desenvolver uma plataforma para avaliar a estabilidade do dobramento de proteínas de maneira reprodutível e de alto rendimento.
“Começamos com uma técnica na qual as proteínas são ligadas ao seu próprio DNA”, diz o principal autor do estudo, Kotaro Tsuboyama. “Usando bibliotecas de DNA, geramos um grande número desses complexos proteína-DNA e os tratamos com enzimas que destroem proteínas não dobradas. As proteínas intactas, que conseguiram manter suas estruturas dobradas durante o tratamento enzimático, foram então identificadas usando o sequenciamento de DNA”.
Este método permitiu que a equipe de pesquisa avaliasse a estabilidade de até 900.000 sequências de proteínas em um único tubo de ensaio. Para examinar como os elementos individuais dentro de uma sequência de proteínas afetam a estabilidade do dobramento, os pesquisadores usaram esse método para analisar uma série de domínios de proteínas naturais e projetadas.
“Fomos capazes de identificar uma série de fatores que contribuem para a estabilidade da proteína”, diz o autor sênior Gabriel J. Rocklin da Northwestern University. “Também usamos nossa abordagem para analisar os efeitos de mutações específicas em sequências de proteínas e para identificar determinantes de estabilidade em proteínas projetadas, fornecendo informações que podem ajudar no avanço dos métodos de design de proteínas no futuro”.
Embora os métodos anteriores para avaliar a estabilidade da proteína tenham sido limitados à avaliação de sequências de proteína única, o método de proteólise de exibição de cDNA permite a avaliação de muitas proteínas em um único experimento, fornecendo uma quantidade sem precedentes de informações sobre a estabilidade da proteína. Essa abordagem pode avançar no desenvolvimento de novos modelos preditivos de dobramento de proteínas, o que pode aumentar nossa compreensão de doenças que envolvem o dobramento incorreto de proteínas.