Destaque

Pesquisadores desenvolvem nova ferramenta de cristalografia de proteínas

Fonte

Universidade Cornell

Data

terça-feira. 7 setembro 2021 07:45

Combinando tecnologia de raio-X de última geração e criogenia, pesquisadores do Departamento de Física da Universidade Cornell, nos Estados Unidos, desenvolveram um novo método para analisar proteínas em ação, um avanço que permitirá o estudo de muito mais proteínas do que é possível com os métodos atuais.

O Dr. Jonathan Clinger, pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Física da Faculdade de Artes e Ciências (A&S) de Cornell, é o principal autor do estudo, que foi publicado recentemente na revista científica IUCrJ, da International Union of Crystallography.

Os métodos atuais de cristalografia de raios-X envolvem fazer “filmes” – na verdade, uma série de instantâneos – da estrutura atômica de uma proteína ao longo do tempo, para revelar as etapas de uma reação enzimática ou como uma proteína fotoativa responde à luz. Essas imagens informam o projeto de enzimas otimizadas para biotecnologia e produtos farmacêuticos.

Os métodos atuais mais poderosos envolvem desencadear uma reação dentro de um cristal de proteína, coletar um padrão de difração de raios-X após um curto intervalo de tempo e, em seguida, repetir com diferentes intervalos de tempo. Dados de raios-X de centenas a dezenas de milhares de pequenos cristais de proteína devem ser coletados e processados ​​para obter um instantâneo tridimensional da estrutura da proteína em apenas um intervalo de tempo. “Esses são todos experimentos sob medida que exigem muito esforço”, disse o Dr. Clinger.

Esses métodos requerem uma configuração experimental complexa em uma fonte de laser de elétrons livres de raios-X ou síncrotron, uma equipe de cientistas para operá-la, grandes quantidades de proteínas e uma complexa análise de dados, tornando-os amplamente inacessíveis para a maioria dos pesquisadores. Apenas alguns sistemas de proteínas foram estudados até agora.

No novo método – cristalografia de mistura e extinção de milissegundos, ou MMQX, desenvolvido na Fonte Síncrotron de Alta Energia Cornell (CHESS) – uma reação é desencadeada pela aplicação rápida de uma solução contendo reagente em um cristal de proteína. A reação é então deixada prosseguir durante o tempo desejado.

Mas, em vez de tentar coletar rapidamente dados de raios-X antes que a reação prossiga, o cristal é resfriado em alguns milissegundos a 100 K (-173^oC). A reação é extinta – literalmente parada a frio – para que os dados de raios-X possam ser coletados mais tarde.

“Nossa abordagem permite que qualquer pessoa obtenha dados com resolução no tempo, usando linhas de luz e fluxos de trabalho síncrotron padrão”, disse o Dr. Robert Thorne, autor sênior do artigo e professor de Física em Cornell.

Uma quantidade muito maior de dados podem ser coletados por cristal, disse o Dr. Thorne, em parte porque em temperaturas criogênicas, os cristais de proteína podem tolerar doses muito maiores de raios-X antes de apresentarem danos. Os dados podem ser coletados por um ou mais cientistas trabalhando remotamente em qualquer linha de luz de cristalografia automatizada, em qualquer fonte síncrotron.

E agora um único cristal pode ser suficiente, em vez de centenas de milhares, para obter um instantâneo da estrutura da proteína em um determinado intervalo de tempo.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Cornell (em inglês).

Fonte: Susan Newman, Universidade Cornell.

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