Detecção de biomoléculas em solução

A edição online de março do periódico Angewandte Chemie, trás um artigo com os resultados de um estudo desenvolvido por pesquisadores do Helmholtz Zentrum München (Centro de Pesquisa Alemão para a Saúde Ambiental) e da Universidade Técnica de Munique, liderados pelo diretor do Instituto de Biologia Estrutural, o professor Michael Sattler. O objetivo do estudo foi o de desenvolver uma nova forma para determinar a estrutura espacial de biomoléculas em solução, mais especificamente de complexos protéicos.

Para isso, os pesquisadores utilizaram várias abordagens conhecidas, tendo como embasamento a técnica de Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (nuclear magnetic resonance ou NMR spectroscopy). Esta é a única que possibilita a determinação das características atômicas da estrutura espacial das biomoléculas, quando em misturas líquidas. No entanto, os sinais obtidos pela análise das proteínas são sobrepostos, devido ao tamanho dessas moléculas, o que dificulta o processo.  

A espectroscopia de NMR é uma técnica que explora as propriedades magnéticas de certos núcleos atômicos e pode fornecer diversas informações através do espectro do NMR, tais como o número e tipo de estruturas químicas em moléculas complexas, como, por exemplo, as biomoléculas.

No intuito de aperfeiçoar o processo de análise, os pesquisadores integraram um método contendo quatro etapas a um software para poder avaliar, de forma separada, os sinais gerados pelo NMR e assim obter uma estrutura da molécula semelhante à real.    

Os cientistas iniciam o processo obtendo informações existentes das estruturas relacionadas às subunidades, que pode ser de duas formas, através de raios-X ou por meio de determinações estruturais convencionais do NMR. Em seguida, determina-se como as subunidades são orientadas uma em relação à outra, através de experimentos com NMR. Por meio dos acoplamentos dipolares residuais, são obtidos dados sobre a orientação das subunidades individuais do complexo. Esse tipo acoplamento entre dois spins em uma molécula ocorre se as moléculas, em solução, exibirem um alinhamento parcial que conduz a uma taxa incompleta de acoplamentos dipolares anisotrópicos espaciais.      

Dando seguimento ao processo, os pesquisadores realizaram a inserção de grupos nitroxil em várias posições da proteína, dando início a um melhoramento no afrouxamento paramagnético, possibilitando a medição das distâncias maiores entre as subunidades. Em conseqüência disso, foi possível deduzir como é a estrutura tridimensional de complexos protéicos.

Na próxima etapa, os cientistas introduziram grupos nitroxyl (moléculas que contém um elétron desemparelhado) em diversas posições na proteína. Estes partiram os chamados melhoramentos relaxamento paramagnético, permitindo que os cientistas para medir distâncias maiores entre as subunidades e, assim, deduzirem a estrutura tridimensional de complexos de protéicos.

Foram utilizadas nos experimentos, duas subunidades estruturais do fator de ligação humano (U2AF65). Esses tipos de fatores, conhecidos como splicing, são importantes na regulação da expressão gênica, pois possibilitam a formação de diferentes proteínas, mas que têm como origem um único gene. O processo de splicing ocorre durante a maturação do RNAm de eucariotos, pelo qual ocorre a remoção de íntrons e a união dos éxons. Finalmente, com diversos dados do NMR é possível calcular a estrutura do complexo.

A partir dos resultados obtidos, os pesquisadores concluíram que a estrutura em solução é diferente daquela determinada pela cristalografia por raio-X. Muitas desses complexos protéicos vêm sendo utilizados como veículo para medicamentos de administração oral, por isso, estudos como esse são ferramentas importantes para que a indústria possa desenvolver novos medicamentos com maior eficácia.

12/03/2010
Arlei Maturano - Equipe Biotec AHG