Proteína

Ilustração mostrando um andaime de DNA segurando duas proteínas juntas durante a espectroscopia de força acústica [Vladimir Kunetki]

As ligações temporárias proteína-proteína são essenciais para processos que incluem reações enzimáticas, ligação de anticorpos e resposta a medicamentos. Ser capaz de caracterizar com precisão essas ligações é importante para testar o desempenho de terapias potenciais, mas os métodos atualmente disponíveis para fazer isso têm capacidade limitada para fornecer informações no nível de ligação simples ou para testar um grande número de ligações.

Pesquisadores do Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) e seus colegas apresentaram agora um método mais acessível para medir a força e a duração das ligações proteína-proteína sob cargas semelhantes às que experimentariam dentro de nossos corpos. O método usa ondas sonoras para separar as proteínas ligadas e correias de DNA para manter as duas proteínas juntas, para que possam se religar após a ruptura da conexão. Essa inovação permite que as mesmas ligações de proteína sejam retestadas até 100 vezes, fornecendo informações valiosas sobre como a força de ligação muda à medida que as moléculas envelhecem. Essa capacidade pode fornecer novas informações sobre a meia-vida de drogas ou anticorpos.

Relatando seu trabalho no Biophysical Journal ("Combining DNA scaffolds and acústica force spectroscopy to caracteriza individual protein bonds"), o autor sênior Laurent Limozin, PhD, um biofísico do CNRS e colegas, declarou: "Esta prova de princípio é estabelecida para duas ligações proteicas de interesse biomédico, abrindo perspectivas promissoras para estudos biotecnológicos e médicos."

As propriedades de ligação das biomoléculas, que governam os fenômenos biológicos, são relevantes para avaliar a terapêutica, explicou a equipe, mas novas ferramentas experimentais são necessárias para caracterizar, de maneira multiplexada, a ruptura de ligações proteicas sob força. "Embora as medições em massa realizadas em populações de moléculas continuem sendo as técnicas de caracterização padrão, a espectroscopia de força de molécula única (SMFS) em pares individuais de parceiros em interação surgiu como uma poderosa estratégia complementar porque dá acesso exclusivo à resposta de ligação individual à força."

Para seu estudo recém-relatado, Limozin e seus colegas combinaram, pela primeira vez, alegaram, andaimes de DNA com espectroscopia de força acústica (AFS) para medir a resposta de força de complexos biomoleculares individuais. A espectroscopia de força acústica permite que muitos pares moleculares sejam testados simultaneamente, e os andaimes de DNA permitiram testes repetidos das mesmas ligações.

"Queríamos propor um método que fosse suficientemente modular para aplicar a diferentes tipos de ligações, que tivesse um rendimento razoável e que alcançasse uma alta precisão molecular que atualmente só está disponível com técnicas muito refinadas, como pinças ópticas ou magnéticas, que muitas vezes são difícil de entender para não especialistas", disse Limozin.

Durante a espectroscopia de força acústica, pares de proteínas ligadas são testados dentro de uma câmara cheia de líquido. As proteínas são contidas pelo andaime de DNA, de modo que uma fita de DNA liga a primeira proteína ao fundo da câmara, enquanto outra fita liga a segunda proteína a uma pequena esfera de sílica. Quando os pesquisadores explodem a câmara com uma onda sonora, a força da onda puxa a esfera de silício – e a proteína à qual está ligada – para longe do fundo da câmara. Se a força for forte o suficiente, essa ação de puxar rompe a ligação entre as duas proteínas.

Para o novo método, uma terceira fita de DNA atua como uma coleira para manter as proteínas juntas após a ruptura de sua ligação. "... introduzimos a combinação de um andaime de DNA modular, ou seja, DNA conjunturado (J-DNA), com AFS, um método paralelo emergente que potencialmente oferece uma ampla gama dinâmica de aplicação de força rápida", escreveram os cientistas. "O complexo de proteína sondado está ligado à superfície da célula de fluxo e a uma esfera por meio de hastes de DNA de pares de quilobases conectadas pela coleira."