Notícia

Nanotubos de proteínas podem marcar nova era na engenharia biomolecular

Divulgação, Instituto de Tecnologia de Tóquio

Fonte

Instituto de Tecnologia de Tóquio

Data

sexta-feira, 16 novembro 2018 11:20

Áreas

Engenharia Biomolecular. Biologia Celular e Molecular. Biotecnologia.

Uma forma inovadora para a montagem de proteínas em nanotubos bem ordenados foi desenvolvida por um grupo liderado pelo professor Dr. Takafumi Ueno, do Departamento de Engenharia Biomolecular do Instituto de Tecnologia de Tóquio, no Japão. As nanoestruturas de proteína feitas sob medida são de grande interesse de pesquisa, já que poderiam ser usadas para desenvolver catalisadores altamente específicos e poderosos, sistemas direcionados de entrega de medicamentos e vacinas e para o desenho de muitos outros biomateriais promissores.

Os cientistas enfrentaram desafios na construção de conjuntos de proteínas em solução aquosa devido às formas desorganizadas em que as proteínas interagem livremente sob condições variáveis, como pH e temperatura. O novo método, publicado na revista científica Chemical Science, supera esses problemas usando cristais de proteína, que servem como um suporte promissor para as proteínas se auto-montarem em estruturas desejadas. O método tem quatro etapas: 1) preparação da proteína; 2) formação da estrutura (scaffold) de cristal da proteína; 3) formação de um cristal reticulado; 4) liberação dos nanotubos de proteína, dissolvendo a estrutura.

O sistema de cristal, composto pelo arranjo ordenado de estruturas montadas, facilita o controle de interações químicas de interesse precisas por meio de ligações cruzadas para estabilizar a estrutura de montagem – uma realização que não pode ser alcançada a partir da reticulação de proteínas em solução.

Os pesquisadores escolheram uma proteína natural chamada RubisCO (uma enzima presente nas plantas e a mais abundante do planeta) como um bloco para a construção de nanotubos. Devido à sua alta estabilidade, a RubisCO pôde manter sua forma e sua estrutura cristalina. Usando imagens de Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM) na Divisão de Análise de Biomateriais do Instituto de Tecnologia de Tóquio, a equipe confirmou com sucesso a formação dos nanotubos de proteína. O estudo também demonstrou que os nanotubos proteicos poderiam reter sua capacidade enzimática.

“Nosso método de ligação cruzada pode facilitar a formação do arcabouço de cristal de forma eficiente na posição desejada (locais específicos de cisteína) dentro de cada tubo do cristal”, explica o Dr. Takafumi Ueno. “Atualmente, uma vez que mais de 100.000 estruturas de cristal de proteínas foram depositadas no banco de dados de proteínas, nosso método pode ser aplicado a outros cristais de proteína para a construção de conjuntos de proteína supramolecular, como gaiolas, tubos ou folhas”.

O nanotubo desenvolvido neste estudo pode ser utilizado para várias aplicações. Por exemplo, o nanotubo fornece o ambiente ideal para o acúmulo de moléculas exógenas que podem ser usadas como plataformas de entrega de produtos farmacêuticos.

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Acesse a notícia na página do Instituto de Tecnologia de Tóquio (em inglês).

Fonte: Instituto de Tecnologia de Tóquio. Imagem: Microscopia Eletrônica de Transmissão de nanotubo de proteína. Fonte: Divulgação, Instituto de Tecnologia de Tóquio.

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