Complexos de prote\u00ednas autoempilh\u00e1veis, baseadas em uma \u00fanica muta\u00e7\u00e3o, podem fornecer os “andaimes” para nanoestruturas<\/h3>\n
Quando a hemoglobina sofre somente uma muta\u00e7\u00e3o, esses complexos de prote\u00ednas grudam uns nos outros, formando pilhas semelhante a blocos de Lego, em filamentos longos e r\u00edgidos. Esses filamentos, por sua vez, prolongam as c\u00e9lulas vermelhas encontradas na anemia falciforme. Por mais de 50 anos, este era o \u00fanico exemplo registrado na literatura de uma muta\u00e7\u00e3o gerando a forma\u00e7\u00e3o de filamentos. Segundo o Dr. Emmanuel Levy e seu grupo no Departamento de Biologia Estrutural do Instituto Weizmann de Ci\u00eancias, conjuntos semelhantes a blocos de Lego provavelmente se formaram com relativa frequ\u00eancia durante a evolu\u00e7\u00e3o das esp\u00e9cies. Poderia esse m\u00e9todo de \u2018montagem\u2019 ser comum, ou at\u00e9 de f\u00e1cil reprodu\u00e7\u00e3o? A resposta do grupo, publicada recentemente na revista Nature, pode ter implica\u00e7\u00f5es tanto na pesquisa biol\u00f3gica quanto nas nanoci\u00eancias.<\/p>\n
A hemoglobina e um n\u00famero consider\u00e1vel de outros complexos de prote\u00ednas s\u00e3o sim\u00e9tricos: feitos de unidades id\u00eanticas. Como essas unidades id\u00eanticas s\u00e3o produzidas a
\npartir do mesmo gene, cada muta\u00e7\u00e3o gen\u00e9tica se repete m\u00faltiplas vezes no complexo. Muta\u00e7\u00f5es que criam remendos aderentes e se repetem em lados opostos do complexo podem induzir as prote\u00ednas a se empilharem, formando longas fibras de prote\u00ednas. Ao contr\u00e1rio das fibras de prote\u00ednas amiloides, os complexos dessas pilhas n\u00e3o mudam de forma, nem se desdobram.<\/p>\n
A ader\u00eancia ocorre porque a muta\u00e7\u00e3o substitui um amino\u00e1cido, geralmente hidr\u00f3filo (atra\u00eddo pela \u00e1gua), por um hidrof\u00f3bico (que repele a \u00e1gua). No ambiente aquoso em que se deslocam as prote\u00ednas, as regi\u00f5es hidrof\u00f3bicas preferem interagir umas com as outras, como bolhas de espuma na \u00e1gua.<\/p>\n
![\"\"](\"http:\/\/amigosdoweizmann.org.br\/stage\/wp-content\/uploads\/2017\/11\/ScienceTips95-fig01.jpg\")
C\u00e9lulas de levedura produzindo um complexo bacteriol\u00f3gico de prote\u00ednas sim\u00e9tricas com oito unidades. Quando n\u00e3o ocorre muta\u00e7\u00e3o (\u00e0 esquerda), o complexo se dissipa livremente no interior da c\u00e9lula, mas uma \u00fanica muta\u00e7\u00e3o (\u00e0 direita) d\u00e1 in\u00edcio ao empilhamento formando longos filamentos.<\/p><\/div>\n
Em seus experimentos, Levy e seu grupo, que contou com a presen\u00e7a de Hector Garcia-Seisdedos, Charly Empereur-Mot (atualmente no Conservatoire National des Arts et M\u00e9tiers, em Paris) e Nadav Elad do Departamento de Apoio \u00e0 Pesquisa Qu\u00edmica do Instituto Weizmann, come\u00e7aram com um complexo de prote\u00ednas ultra-sim\u00e9trico, composto de oito unidades id\u00eanticas. Eles seguiram apenas uma regra para executar a muta\u00e7\u00e3o das prote\u00ednas: Substituir um amino\u00e1cido hidr\u00f3filo por outro hidrof\u00f3bico e \u201caderente\u201d.<\/p>\n
A equipe inicialmente criou uma prote\u00edna com tr\u00eas muta\u00e7\u00f5es para dois tipos diferentes de amino\u00e1cido aderente, e observou o empilhamento em forma de Lego nos dois casos. Nas pr\u00f3ximas investiga\u00e7\u00f5es, a equipe fez experimentos com cada muta\u00e7\u00e3o individualmente e descobriu que uma delas era capaz de produzir longos filamentos por conta pr\u00f3pria.<\/p>\n
Ent\u00e3o, seriam as muta\u00e7\u00f5es com uma \u00fanica fun\u00e7\u00e3o \u2013 aumentar a ader\u00eancia da superf\u00edcie das prote\u00ednas \u2013 capazes de induzir o autoempilhamento em \u2018blocos tipo Lego\u2019? Os pesquisadores promoveram muta\u00e7\u00f5es em outras 11 prote\u00ednas conhecidas, a fim de formarem complexos sim\u00e9tricos \u2013 criando um total de 73 muta\u00e7\u00f5es diferentes \u2013 e produziram essas muta\u00e7\u00f5es em c\u00e9lulas de levedura de cozinha, acrescentando uma prote\u00edna fluorescente para atuar como \u201crotuladores\u201d, permitindo sua visualiza\u00e7\u00e3o. Em 30 dessas variantes, os pesquisadores observaram comportamentos que sugeriam o autoempilhamento: Cerca de metade deles, se empilharam em longos filamentos, e a outra metade se aglomerou em blocos de forma amorfa, formando \u2018focos\u2019.<\/p>\n
Se os pesquisadores reproduziram o fen\u00f4meno dos filamentos de c\u00e9lulas falciformes com tanta facilidade nos laborat\u00f3rios, por que o recurso nunca mais foi visto nas pesquisas biom\u00e9dicas? Levy prop\u00f5e duas respostas para esta pergunta: Em primeiro lugar, a equipe revelou que prote\u00ednas naturalmente sim\u00e9tricas evoluem para formar amino\u00e1cidos extra-hidr\u00f3filo em sua superf\u00edcie, minimizando assim o risco do autoempilhamento. Em segundo lugar \u2013 disse Levy \u2013 os pesquisadores provavelmente viam mais forma\u00e7\u00f5es tipo \u2018blocos de Lego\u2019 do que imaginavam: \u201cAgora que os pesquisadores sabem que elas podem evoluir t\u00e3o rapidamente, eles podem encarar os focos com mais aten\u00e7\u00e3o e enxergar muito mais forma\u00e7\u00f5es tipo \u2018blocos de Lego\u2019 biologicamente relevantes\u201d. \u201cAl\u00e9m disto\u201d \u2013 acrescenta ele \u2013 \u201cos filamentos s\u00e3o produzidos com tamanha facilidade na levedura que poderiam ser \u00f3timos candidatos \u00e0 constru\u00e7\u00e3o de \u2018andaimes\u2019 para nanoestruturas. Nosso estudo foi singular, no sentido de n\u00e3o exigir projetos computadorizados de alta complexidade, ou varreduras em milhares de muta\u00e7\u00f5es para descobrir aquela que nos interessava. Simplesmente come\u00e7amos com uma estrutura existente e descobrirmos uma estrat\u00e9gia simples para induzir a forma\u00e7\u00e3o de filamentos\u201d.
\nA pesquisa do Dr. Emmanuel Levy tem o apoio do Fundo para Estudos Pr\u00e9-cl\u00ednicos INCPM da Funda\u00e7\u00e3o da Fam\u00edlia David e Fela Shapell; do Instituto Henry Chanoch Krenter de Imageamento Biom\u00e9dico e Gen\u00f4mico; do Projeto de Pesquisas Colaborativas Louis e Fannie Tolz; do Laborat\u00f3rio Richard Bar; e de Anne-Marie Boucher, no Canad\u00e1. O Dr. Levy ocupa a cadeira de desenvolvimento de carreira Recanati.<\/p>\n
<\/p>\n