Atualidades
Uso de luz no controlo das redes celulares
2017.1.6
Nova técnica realça o papel das proteínas anteriormente inacessíveis, envolvidas na saúde e na doença.

As proteínas são as moléculas mais diligentes da vida. Dentre as suas variadas funções, transportam o oxigênio, constroem tecidos, copiam o ADN para a geração seguinte, e coordenam processos dentro e entre as células. Um grupo de cientistas da Universidade da Carolina do Norte, desenvolveu um método para controlar as proteínas dentro de células vivas com o toque de um interruptor, dando aos investigadores uma ferramenta sem precedentes para identificar as causas da doença usando a mais simples das ferramentas: a luz.



O trabalho, baseia-se na tecnologia revolucionária conhecida como optogenética. A técnica, desenvolvida no início dos anos 2000, permitiu aos cientistas, pela primeira vez, usar luz para ativar e desativar proteínas que pudessem ativar e desativar células cerebrais, aperfeiçoando ideias sobre o que os circuitos cerebrais individuais fazem e como eles se relacionam com diferentes aspetos do comportamento e personalidade.



Mas a técnica teve suas limitações. Apenas algumas proteínas poderiam ser controladas pela luz, foram colocadas em partes de uma célula onde normalmente não existiam, sujeitas a manipulação por técnicas de engenharia, perdendo muito da sua capacidade original de detetar e responder ao seu ambiente.



No seu recente trabalho, publicado na Science, os investigadores expandem a optogenética para controlar uma ampla gama de proteínas sem alterar sua função, permitindo que uma proteína controlável pela luz leve a cabo as suas tarefas diárias. As proteínas podem ser ativadas em quase qualquer lugar da célula, permitindo aos investigadores ver como as proteínas desempenham tarefas muito diferentes, dependendo de onde elas são ligadas e desligadas.



"Podemos ter a proteína inteira, intacta, da mesma forma que a natureza a produziu, e colocar-lhe este pequeno botão que nos permite ligá-la e desligá-la com luz", afirmou Hahn, "é como um interruptor."



O interruptor que Hahn, Dokholyan e colegas desenvolveu é versátil e rápido - eles podem alternar uma proteína, ligar ou desligar, tão rápido consoante alternem a sua luz. Alterando a intensidade da luz, eles também podem controlar quanto da proteína é ativada ou inativada. E controlando o tempo de irradiação,  eles podem controlar exatamente quanto tempo as proteínas são ativadas em diferentes pontos da célula.



"Muitos aspetos do comportamento celular dependem de mudanças transitórias e rápidas na atividade proteica", disse Hahn. "Mas essas mudanças têm que acontecer em locais exatos. A mesma proteína pode induzir uma célula a fazer coisas diferentes, se estiver ativa em locais diferentes, construindo redes lógicas flexíveis em diferentes partes da célula, dependendo a que é que está a responder.



Para fazer a sua descoberta, Hahn e Dagliyan usaram uma abordagem computacional para identificar que partes de uma proteína poderiam ser modificadas sem alterar o funcionamento normal da proteína e mostraram que os laços da estrutura da proteína comumente encontrados nas superfícies proteicas podem ser facilmente modificados com diferentes "botões" para controlar proteínas com luz, ou mesmo para responder a medicamentos.



Imagine que quer colar uma câmara de vídeo num autocarro; se a colar no acelerador vai obstruir a sua função, o autocarro não vai ser conduzido corretamente. Mas se a colocar no capô, não vai influenciar a condução do autocarro. A nova abordagem computacional permitiu aos investigadores apontar o capô de cada proteína.



Como as ferramentas mantêm a função natural da proteína intacta, a nova técnica permite aos cientistas estudar proteínas em sistemas vivos, onde as proteínas normalmente vivem e trabalham em toda a sua complexidade natural. Esta capacidade de manipular proteínas em sistemas vivos também proporciona uma oportunidade para estudar uma ampla gama de doenças, que muitas vezes surgem a partir do mau funcionamento de uma única proteína.



https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-01/uonc-sul010517.php


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