Revelando os segredos mais bem guardados das proteínas

Revelando os segredos mais bem guardados das proteínas

Cientistas da Salk desenvolvem nova abordagem para identificar importantes funções não descobertas de proteínas

LA JOLLA — No cenário movimentado da célula, as proteínas se encontram aos milhares. Apesar do burburinho, cada um consegue interagir seletivamente apenas com os parceiros certos, graças a regiões de contato específicas em sua superfície que ainda são muito mais misteriosas do que se poderia esperar, dadas décadas de pesquisa sobre estrutura e função de proteínas.

Agora, os cientistas do Salk Institute desenvolveram um novo método para descobrir quais contatos de superfície em proteínas são críticos para essas interações celulares. A nova abordagem mostra que novas funções essenciais podem ser descobertas até mesmo para proteínas bem estudadas e tem implicações significativas para o desenvolvimento de medicamentos terapêuticos, que depende fortemente de como os medicamentos interagem fisicamente com seus alvos celulares. O artigo apareceu na primeira versão online do Genética no final de novembro, e está programado para publicação na edição impressa de janeiro da revista.

“Este artigo ilustra o poder dessa metodologia”, diz o autor sênior Vicki Lundblad, detentor da cadeira Ralph S. e Becky O'Conner. “Ele pode não apenas identificar atividades anteriormente desconhecidas para uma proteína, mas também identificar os aminoácidos exatos na superfície de uma proteína que executam essas novas funções”.

Os aminoácidos são os blocos de construção das proteínas. Seu arranjo linear específico determina a identidade de uma proteína, e grupos deles na superfície da proteína servem como contatos, regulando como essa proteína interage com outras proteínas e moléculas. Lundblad e seus colegas suspeitavam que, apesar de décadas de trabalho decifrando os mistérios das proteínas, a extensão desse cenário regulatório na superfície das proteínas permaneceu praticamente inexplorada. Há muito tempo, seu grupo descobriu inesperadamente um desses aglomerados de aminoácidos reguladores, enquanto pesquisava um por um em 300,000 células mutantes de levedura. Embora esse trabalho tenha aberto uma nova área de pesquisa no campo da biologia dos telômeros, Lundblad estava determinado a descobrir uma metodologia mais robusta que pudesse descobrir rapidamente muito mais dessas superfícies inexploradas de proteínas.

Entra em cena John Lubin, agora aluno de doutorado no laboratório de Lundblad, que começou a trabalhar com ela ainda na graduação.

“Minha tarefa era descobrir como pesquisar 30 células mutantes de levedura, em vez de 300,000, para descobrir novas atividades para uma proteína”, diz Lubin, co-primeiro autor do artigo. Timothy Tucey, o outro co-primeiro autor, foi pesquisador de pós-doutorado no grupo de Lundblad e agora está na Monash University.

Juntos, eles se voltaram para uma proteína chamada Est1, que Lundblad descobriu em leveduras como pesquisador de pós-doutorado em 1989. Est1 é uma subunidade de uma proteína (uma enzima) chamada telomerase, que mantém as tampas protetoras nas extremidades dos cromossomos (conhecidas como telômeros). ) de ficar muito curto. Como a primeira subunidade da telomerase a ser descoberta, a Est1 foi submetida a estudos intensivos por muitos grupos de pesquisa.

A abordagem da equipe de Salk envolveu a introdução de um pequeno, mas personalizado, conjunto de mutações em células de levedura que interromperiam seletivamente os contatos de superfície na proteína Est1 das células. A equipe então analisou as células para ver que efeito, se houver, as várias mutações tiveram. Anormalidades resultantes de uma mutação específica sugeririam qual era o papel da versão não mutada. Para isso, eles usaram um truque genético, inundando as células com cada proteína mutante e procurando a rara proteína mutante que poderia interferir na função celular, já que trabalhos anteriores haviam mostrado que isso atingiria preferencialmente a superfície da proteína.

A equipe de Lundblad descobriu quatro funções para Est1 por meio dessa abordagem. O comprometimento de qualquer uma dessas quatro funções por mutações nos aminoácidos de superfície de Est1, descobriram os cientistas, resultou em células com telômeros criticamente curtos, indicando papéis específicos para os contatos de Est1 no complexo da telomerase.

“O que nos deixa empolgados com essa técnica é que ela pode ser aplicada a várias proteínas”, diz Lundblad. “Em particular, muitos medicamentos terapêuticos dependem da capacidade de acessar um local muito específico na superfície de uma proteína, que suspeitamos que possa ser descoberto por esse método”.

Usando essa abordagem, sua equipe já descobriu novas funções para um conjunto de proteínas que regulam a estabilidade do genoma e também solicitou subsídios que financiam pesquisas sobre alvos de drogas.

O trabalho foi financiado pelos Institutos Nacionais de Saúde, National Science Foundation, Rose Hills Foundation e Glenn Center for Aging Research.