Novo elemento de construção combina proteínas com outras moléculas
Um bloco de construção molecular artificial liga proteínas e moléculas sintéticas para formar nanoestruturas complexas
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As proteínas formam formas tridimensionais complexas e podem unir-se para criar estruturas maiores. Os investigadores pretendem utilizar estas propriedades para fabricar materiais artificiais. No entanto, organizar proteínas e moléculas sintéticas em conjunto com um elevado nível de precisão estrutural não é tarefa fácil. Isto deve-se, em parte, à falta de superfícies de contacto amplas e claramente definidas entre os dois componentes.
Investigadores liderados pelo Professor Ivan Huc, do Departamento de Química e Farmácia da LMU, uniram-se a colegas de Berlim, Bordéus e Nantes para desenvolver um par artificial de proteína-foldâmero que cumpra este requisito. «Uma proteína especificamente selecionada reconhece uma molécula sintética e liga-se a ela com elevada afinidade», resume Huc. «A superfície de contacto considerável, que possui uma estrutura claramente definida, permite utilizar o complexo como um bloco de construção modular para arquiteturas moleculares de maior dimensão.» A equipa apresentou agora os resultados na revista Nature Chemistry.
A procura da contraparte certa
Este novo artigo centra-se no chamado «foldâmero», uma molécula artificial que, à semelhança de uma proteína, se dobra assumindo uma forma estável, neste caso uma hélice.
Os investigadores procuravam uma proteína que fosse a contraparte ideal para este foldâmero. Na sua investigação, utilizaram a técnica de «ribosome display», um método bioquímico para identificar interações proteína-proteína entre centenas de milhares de milhões de variantes proteicas diferentes, que se revelou eficaz também para as interações entre foldâmeros e proteínas. Após quatro rondas de seleção, a equipa identificou a variante C10 de uma estrutura proteica conhecida como Nanofitina.
A hélice P direita do foldâmero liga-se à C10 com grande força, ao passo que não foi detetada qualquer ligação para a hélice M esquerda. A proteína e o foldâmero estão em contacto um com o outro numa área ampla e claramente definida. Os complexos proteína-foldâmero anteriores eram menos estáveis ou requeriam conectores flexíveis.
De uma molécula a uma rede
A equipa investigou como a proteína e o foldâmero se encaixam estruturalmente utilizando espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) e cristalografia de raios X, entre outras técnicas. Os investigadores também analisaram complexos maiores utilizando espectrometria de massa.
Em seguida, utilizaram estes pares de ligação para criar estruturas mais complexas. Um foldâmero construído desta forma foi capaz de ligar duas proteínas fisicamente separadas uma da outra. Por outro lado, foi possível configurar dímeros de proteínas de tal forma que fossem capazes de ligar dois foldâmeros.
Além disso, foram criadas em cristais arquiteturas em forma de anel e uma rede unidimensional em ziguezague. A disposição pode ser influenciada pela geometria dos blocos de construção. O comprimento do foldâmero determina, por exemplo, o espaçamento e a orientação espacial das proteínas ligadas.
Análises assistidas por computador da rede cristalina revelam uma elevada porosidade. As maiores cavidades poderiam, teoricamente, acomodar objetos esféricos, como nanopartículas ou moléculas de grande dimensão, com um diâmetro de cerca de cinco nanómetros.
Perspetivas de produção de materiais artificiais
«Os nossos resultados mostram que os foldâmeros artificiais podem ser utilizados como elementos de ligação precisos para arquiteturas proteicas», afirma Huc. «Uma vez que é possível alterar o seu comprimento e composição química, poderão, no futuro, desempenhar um papel importante na construção de materiais tridimensionais porosos e, nesse processo, introduzir grupos funcionais adicionais nessas estruturas.»
A disposição específica das proteínas que ocorrem naturalmente apresenta outro tema potencial para novos estudos. Se estas proteínas estiverem equipadas com domínios de ligação a foldâmeros, estes poderiam aproximá-las ou manter um espaçamento definido entre elas, influenciando, possivelmente, a sua função biológica como resultado.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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