Compreender quais as proteínas que funcionam em conjunto
Os resultados poderão melhorar a procura de novos medicamentos com menos efeitos secundários.
O trabalho em equipa é crucial para as proteínas. No entanto, pouco se sabe sobre que equipas de proteínas estão realmente activas em que tecidos. Um novo estudo em grande escala realizado por biólogos de sistemas da ETH Zurich está agora a redesenhar o mapa.
O corpo humano e os seus órgãos são compostos por uma grande variedade de tipos de células. Embora todas as células contenham os mesmos genes, funcionam de forma muito diferente - em parte porque as interações proteicas diferem entre as células.
Os investigadores da ETH Zurich criaram agora um atlas que mostra quais as proteínas que trabalham em conjunto em cada tecido. Estas descobertas ajudarão a identificar com maior precisão os genes das doenças e a desenvolver medicamentos que actuem especificamente onde são necessários e não em qualquer outro local.
As proteínas raramente trabalham sozinhas, mas sim em equipa: interagem com outras proteínas, por exemplo, formando complexos ou ao longo de cascatas de sinalização bioquímica.
Para compreender melhor o funcionamento das células em diferentes tecidos ou órgãos do corpo, os cientistas têm de descobrir primeiro quais as proteínas que trabalham em conjunto e como a sua coordenação difere de tipo para tipo de célula. "Se conhecermos as interações específicas das proteínas, podemos compreender melhor o que distingue uma célula do fígado de uma célula do cérebro", afirma Pedro Beltrao, professor do Instituto de Biologia Molecular de Sistemas da ETH Zurich.
Peneirar enormes conjuntos de dados
No entanto, ainda não está suficientemente estabelecido quais destas interações proteicas ocorrem universalmente em todo o corpo ou são específicas de um determinado tecido. Uma das razões para tal é que a investigação sistemática das interações entre proteínas através de experiências laboratoriais é dispendiosa, demorada e complicada.
Por conseguinte, Beltrao e os seus colegas optaram pela bioinformática e exploraram as colecções de dados existentes sobre o proteoma (a totalidade de todas as proteínas presentes numa célula num determinado momento).
No seu estudo, que acaba de ser publicado na revista Nature Biotechnology, os investigadores da ETH analisaram os dados do proteoma de mais de 7800 biópsias humanas. Com base nestes enormes conjuntos de dados, os investigadores inferiram interações proteicas específicas dos tecidos em onze tipos de tecidos diferentes.
Cada quarta interação é específica do tecido
Os investigadores do ETH descobriram que uma em cada quatro interações proteicas é, de facto, específica do tecido. Por exemplo, uma interação pode ocorrer apenas no tecido hepático, mas não nos outros dez tipos de tecido examinados. Beltrao atribui a maior parte das diferenças entre os tecidos a componentes celulares específicos dos tipos de células. Os compartimentos celulares são áreas distintas dentro de uma célula onde se realizam determinadas actividades - que é onde ocorrem algumas interações proteicas.
Um número particularmente elevado de interações proteicas específicas dos tecidos ocorre no cérebro e nas suas ligações neurais (sinapses). Para examinar as equipas de proteínas nas sinapses, Beltrao e os seus colegas utilizaram dados recolhidos pelo Professor Bernd Wollscheid da ETH no seu laboratório.
Melhores medicamentos para áreas específicas
As descobertas também são valiosas para a investigação farmacêutica. O conhecimento das interações entre proteínas de órgãos específicos ajuda os investigadores a compreender melhor os mecanismos das doenças e a identificar os genes das doenças para melhorar o desenvolvimento de medicamentos.
"As proteínas que trabalham em equipa normalmente também influenciam a mesma doença", explica Beltrao. "Assim, se pudermos dizer quais as proteínas que trabalham em conjunto exclusivamente nas células nervosas, por exemplo, podemos definir melhor os genes envolvidos na doença."
Os medicamentos actuais podem ter um largo espetro de atividade e, por isso, incorrer em efeitos secundários indesejáveis em partes do corpo para além do alvo terapêutico. Os resultados deste estudo podem ajudar os investigadores a procurar substâncias activas que actuem sobre as proteínas de um órgão ou tecido específico. Isto aumentará a segurança dos medicamentos graças à especificidade.
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Publicação original
Diederik S. Laman Trip, Marc van Oostrum, Danish Memon, Fabian Frommelt, Delora Baptista, Kalpana Panneerselvam, Glyn Bradley, Luana Licata, Henning Hermjakob, Sandra Orchard, Gosia Trynka, Ellen M. McDonagh, Andrea Fossati, Ruedi Aebersold, Matthias Gstaiger, Bernd Wollscheid, Pedro Beltrao; "A tissue-specific atlas of protein–protein associations enables prioritization of candidate disease genes"; Nature Biotechnology, 2025-5-2
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