Solteiro

Crédito: Christoph Burgstedt/Getty Images

Na Universidade de Oxford, os cientistas desenvolveram uma tecnologia de nanoporos que pode identificar três modificações pós-traducionais (PTMs) diferentes em proteínas individuais, mesmo nas profundezas de longas cadeias proteicas. Os cientistas afirmaram que a sua tecnologia “[estabelece] as bases para a compilação de inventários das proteoformas em células e tecidos”.

A tecnologia foi introduzida na Nature Nanotechnology, em um artigo intitulado “Detecção de nanoporos sem enzima de modificações pós-tradução em polipeptídeos longos”. O artigo observou que a identificação de proteoformas de molécula única requer conhecimento da arquitetura de longas cadeias polipeptídicas, conhecimento que se mostrou ilusório. Embora existam métodos para translocar proteínas dobradas através de nanoporos de estado sólido ou nanoporos de proteínas de grandes tamanhos, esses métodos ainda não localizaram os PTMs dentro de uma sequência polipeptídica. Os métodos que detectaram PTMs foram capazes de fazê-lo apenas em peptídeos curtos.

Em seu artigo, os cientistas de Oxford descreveram sua abordagem: “Usamos eletro-osmose em um nanoporo seletivo de carga projetado para a captura, desdobramento e translocação não enzimática de polipeptídeos individuais de mais de 1.200 resíduos. As poliproteínas tiorredoxinas não marcadas são transportadas através do nanoporo, com desdobramento co-translocacional direcional ocorrendo unidade por unidade a partir do terminal C ou N. Reagentes caotrópicos em concentrações não desnaturantes aceleram a análise.”

Os cientistas elaboraram a tecnologia de sequenciamento de DNA/RNA nanopore. Especificamente, os cientistas usaram um fluxo direcional de água para capturar e desdobrar proteínas 3D em cadeias lineares e alimentá-las através de poros que eram largos o suficiente para permitir a passagem de um único aminoácido. Variações estruturais foram identificadas medindo mudanças em uma corrente elétrica aplicada através do nanoporo. Diferentes moléculas causaram diferentes perturbações na corrente, dando-lhes uma assinatura única.

A equipe demonstrou com sucesso a eficácia do método na detecção de três modificações diferentes do PTM (fosforilação, glutationilação e glicosilação). Estas incluíram modificações profundas na sequência da proteína. É importante ressaltar que o método não requer o uso de rótulos, enzimas ou reagentes adicionais.

De acordo com a equipe de pesquisa, o novo método de caracterização de proteínas poderia ser facilmente integrado aos dispositivos portáteis de sequenciamento de nanoporos existentes para permitir que os pesquisadores construíssem rapidamente inventários de proteínas de células e tecidos individuais. Isto poderia facilitar o diagnóstico no local de atendimento, permitindo a detecção personalizada de variantes específicas de proteínas associadas a doenças, incluindo câncer e doenças neurodegenerativas.

“Este método simples, mas poderoso, abre inúmeras possibilidades”, disse Yujia Qing, PhD, professor associado de química orgânica na Universidade de Oxford e autor correspondente do estudo atual. “Inicialmente, permite o exame de proteínas individuais, como aquelas envolvidas em doenças específicas. A longo prazo, o método tem o potencial de criar inventários alargados de variantes de proteínas dentro das células, revelando conhecimentos mais profundos sobre processos celulares e mecanismos de doenças”.

O outro autor correspondente do estudo atual foi Hagan Bayley, PhD, professor de biologia química na Universidade de Oxford e cofundador da Oxford Nanopore Technologies. Ele ressaltou que a capacidade de identificar e identificar modificações pós-traducionais e outras variações de proteínas no nível de molécula única “é uma promessa imensa para o avanço de nossa compreensão das funções celulares e das interações moleculares”. Ele acrescentou que pode “abrir novos caminhos para medicina personalizada, diagnósticos e intervenções terapêuticas”.

Os autores do estudo enfatizaram que as tecnologias para analisar proteínas celulares e seus milhões de variantes no nível de molécula única revelariam informações substanciais até então desconhecidas pela biologia.