Os cientistas agora podem usar a luz para ativar as funções das proteínas dentro e fora das células vivas. O novo método, chamado SpyLigation ativado por luz, pode ativar proteínas que normalmente estão desligadas para permitir que os pesquisadores as estudem e controlem com mais detalhes. Esta tecnologia tem usos potenciais na engenharia de tecidos, medicina regenerativa e na compreensão de como o corpo funciona.
As proteínas realizam quase todas as tarefas importantes da biologia, incluindo o processamento de DNA, metabolização de nutrientes e combate a infecções. Quando, onde e como as proteínas se tornam ativas é importante para uma variedade de processos biológicos. Cada vez mais, os cientistas também estão explorando se as funções das proteínas podem ser ativadas e desativadas para tratar doenças.
“Com novas ferramentas para controlar a função da proteína, particularmente aquelas que oferecem ativação controlada no tempo e no espaço, estamos trabalhando para a engenharia de tecidos complexos para transplante”, disse o autor sênior Cole A. DeForest, professor associado da Weyerhaeuser de Engenharia Química na Universidade do Washington College of Engineering e professor associado de bioengenharia, um departamento conjunto do UW College of Engineering and School of Medicine.
“Como muito mais pessoas poderiam se beneficiar de transplantes de tecidos ou órgãos do que doadores disponíveis”, disse ele, “esses métodos oferecem uma promessa real no combate à crise de escassez de órgãos”.
Conforme relatado em 17 de abril na revista Nature Chemistry, uma equipe liderada por Emily Ruskowitz e Brizzia Munoz-Robles, do DeForest Research Group, mostrou que fragmentos de proteínas quimicamente modificados podem ser unidos em conjuntos funcionais usando breves flashes de luz.
Os cientistas aplicaram seu novo método para controlar o brilho de uma proteína fluorescente verde derivada do músculo da enguia japonesa. Fragmentos inativos dessa proteína foram misturados e colocados em um gel tipo gelatina. Em seguida, lasers foram usados para recombinar irreversivelmente esses fragmentos em proteínas completas e brilhantes. Ao controlar o caminho do laser, um padrão preciso de proteínas brilhantes pode ser formado. Os cientistas gravaram imagens microscópicas de um husky, o mascote da universidade, no gel. Eles também usaram lasers para criar uma imagem 3D brilhante de um cachorro não muito mais alto que um fio de cabelo humano.
A equipe também mostrou que pode ativar proteínas dentro das células humanas. Três minutos de exposição à luz foram suficientes para ativar proteínas específicas envolvidas na edição do genoma. Tal ferramenta poderia um dia ser usada para direcionar mudanças genéticas para áreas muito específicas do corpo.
Semelhante à chamada química do clique, que foi o tema do Prêmio Nobel de Química de 2022, o SpyLigation ativado por luz permite que proteínas modificadas reajam umas com as outras dentro de sistemas vivos. Estendendo-se além das abordagens anteriores, no entanto, o novo método permite um controle preciso sobre quando e onde tais reações químicas ocorrem.