Investigar a atividade da quinase em células vivas: os cientistas criam uma ferramenta de registo molecular
Ultrapassar as limitações da imagiologia ótica
A capacidade das proteínas cinases para transferir um grupo fosfato para proteínas alvo desempenha um papel importante em muitos processos celulares. Os cientistas do Instituto Max Planck de Investigação Médica, em Heidelberg, desenvolveram agora uma nova ferramenta molecular que pode monitorizar as actividades das cinases tanto espacial como temporalmente. Isto torna possível investigar a ligação entre as actividades das cinases e os fenótipos celulares em populações celulares heterogéneas e in vivo.
As proteínas cinases, um importante subgrupo de cinases, controlam a maioria dos processos celulares. A sua atividade é crucial para os processos celulares regulares, enquanto a atividade aberrante das cinases está envolvida em numerosas doenças.
Ultrapassar as limitações da imagiologia ótica
"Queríamos encontrar uma forma de registar as actividades das cinases de uma forma escalável e de alta resolução, sem as restrições da imagem ótica. Ao microscópio, as observações estão normalmente limitadas a imagens em tempo real de um número relativamente pequeno de células e não são facilmente aplicáveis a tecidos profundos", afirma De-en Sun, que liderou a equipa do projeto juntamente com Kai Johnsson, diretor do Instituto Max Planck (MPI) de Investigação Médica.
Chave: converter a atividade transitória da cinase num sinal fluorescente estável
Com o seu registador molecular Kinprola, os cientistas do Max Planck encontraram uma forma de ultrapassar as limitações do registo ótico em tempo real. Utilizam um interrutor molecular que depende da fosforilação, um processo que é catalisado por cinases. Quando esta quinase é activada, o registo é iniciado por lavagem com um substrato fluorescente, que permite a marcação das proteínas Kinprola activadas. O registo é terminado com a lavagem do substrato. A população de Kinprola marcada permanece estável ao longo do tempo, enquanto o resto do conjunto de proteínas Kinprola permanece não marcado.
Este procedimento permite o registo e a análise dissociados, utilizando diferentes técnicas de imagiologia e citometria de fluxo - uma técnica que permite analisar e classificar as propriedades físicas e químicas das células ou outras partículas -, dependendo da experiência. Converte a atividade transitória da cinase num sinal fluorescente estável e caracteriza-se pela sua elevada versatilidade e escalabilidade. O Kinprola funciona com várias cinases e funciona in vivo. No cérebro de ratos, por exemplo, o Kinprola pode registar a ativação da PKA elevada pela injeção de drogas.
Parceiros de cooperação da comunidade científica de Heidelberg e da China
De-en Sun, do MPI para a Investigação Médica em Heidelberg, é apoiado pela Bolsa de Investigação Humboldt e por uma bolsa de pós-doutoramento interinstitucional da Health + Life Science Alliance Heidelberg Mannheim. Cientistas do Centro Alemão de Investigação do Cancro (DKFZ) e da Universidade de Heidelberg contribuíram para a transcriptómica (grupos de Frank Winkler e Wolfgang Wick) e para o rastreio CRISPR (grupo de Michael Boutros). Os cientistas do grupo Yulong Li da Universidade de Pequim, China, contribuíram para as experiências com ratos.
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Publicação original
De-en Sun, Siu Wang Ng, Yu Zheng, Shu Xie, Niklas Schwan, Paula Breuer, Dirk C. Hoffmann, Julius Michel, Daniel D. Azorin, Kim E. Boonekamp, Frank Winkler, Wolfgang Wick, Michael Boutros, Yulong Li, Kai Johnsson; "Molecular recording of cellular protein kinase activity with chemical labeling"; Nature Chemical Biology, 2025-7-10
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