web analytics

EVOLUÇÃO DE PROTEÍNAS SINTÉTICAS QUE ENCAPSULAM SEUS PRÓPRIOS MATERIAIS GENÉTICOS

Edição Vol. 5, N. 08, 28 de Fevereiro de 2018

DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2018.02.28.003

Cientistas criaram montagens de proteínas projetadas de forma computacional, que exibem algumas funções normalmente associadas aos seres vivos, na busca de formas de transportar cargas terapêuticas para tipos específicos de células sem usar vírus como veículos.

Montagens de proteínas, projetadas e construídas a partir do zero para transportar cargas moleculares, estão avançando tanto na pesquisa de vida sintética quanto nos esforços de engenharia para a entrega direcionada de medicamentos.

Os cientistas conseguiram desenvolver as primeiras montagens de proteínas sintéticas relatadas que encapsulam seus próprios materiais genéticos e desenvolvem novos traços em ambientes complexos (Figura 1).

proteinas

 Figura 1: Evolução de um conjunto de proteínas projetadas. Nucleocapsideos sintéticos compostos de proteínas projetadas computacionalmente que podem empacotar seus próprios genomas de RNA fornecendo um quadro em branco para desenvolver propriedades úteis para a administração de fármaco e outras aplicações biomédicas. Instituto de Protein Design & Cognition Studio

Os autores principais do artigo são os professores Dr Gabriel L. Butterfield e Dr Marc J. Lajoie no Instituto de Proteínas da Universidade de Washington.

O avanço decorre de projetos de engenharia molecular na UW Medicine e outras áreas da Universidade de Washington para criar sistemas específicos de entrega de medicamentos. As montagens de proteína sintética foram projetadas computacionalmente. Elas não existiam antes até serem produzidas em um laboratório.

Os cientistas criaram essas montagens em busca de novas maneiras de transportar cargas terapêuticas para tipos específicos de células sem usar vírus como veículos.

A administração direcionada de medicamentos é uma grande necessidade não resolvida em medicina. Atualmente, os pesquisadores estão usando vírus, que são eficazes, mas difíceis de engenharia, ou estão usando nanopartículas poliméricas, que são engenhosas, mas menos efetivas na entrega direcionada.

Além do seu potencial para aplicações biomédicas, as novas montagens de proteínas projetadas podem ser inovadoras na pesquisa de vida sintética. Acredita-se que sejam as primeiras montagens totalmente sintéticas para empacotar seus próprios materiais genéticos e desenvolver novos traços. Estas são funções normalmente associadas a seres vivos.

As novas montagens de proteínas são versões sintéticas de nucleocapsideos – pacotes de núcleos de vírus que contêm seus genomas, isto é, todo seu material genético. A maioria dos vírus envolve seu material genético com uma proteína de cobertura. Os nucleocapsídeos sintéticos foram construídos para se assemelharem a esse pacote nuclear viral, que, como a estrutura férrea de uma aeronave ou navio, pode proteger e entregar carga.

Lajoie explicou que, ao contrário dos vírus vivos, esses transportadores genéticos de carga não podem copiar a si mesmo para reproduzirem. Butterfield acrescentou: “Ainda assim, eles rivalizam com vírus na eficiência de embalagem do genoma e são muito mais simples e fáceis de se desenharem e construírem”.

A combinação do design computacional com a evolução proporciona uma nova oportunidade para desenvolver novas funções biológicas. Desta forma, observaram os pesquisadores, as propriedades complexas necessárias para aplicações biomédicas foram introduzidas nessas montagens proteicas. Estas incluíram melhorias na sua capacidade de embalar RNA, resistência reforçada ao sangue (que possui substâncias que normalmente degradam essas montagens) e um tempo de circulação mais longo em camundongos vivos.

As melhorias em cada propriedade vieram de mudanças em regiões específicas do capsídeo. A embalagem inicial veio de redesenhar o interior para capturar eletrocstaticamente o RNA. Na sequência disso, os passos evolutivos foram: a evolução do interior para melhor promover o empacotamento de RNA, a proteção evolutiva contra as enzimas prejudiciais ao RNA e outros de seus destruidores no sangue e a evolução do exterior para aumentar o tempo de circulação em camundongos vivos.

O material genético de embalagem é crítico para os seres vivos. Ele preserva o código da vida que ocorre em forma química como moléculas de DNA ou RNA.

Eles criaram os nucleocapsídeos sintéticos a partir do zero com base em duas proteínas completamente não relacionadas. Isso é emocionante porque conseguiram criar funções que são essenciais para a vida sem ter que usar células existentes como um modelo.

O trabalho futuro continuará com a estratégia de design e evolução combinada para tentar otimizar a função das montagens de proteína em configurações complexas, como as de tecidos vivos.

“Ficamos surpresos com o quão eficientemente a evolução resolveu nossos problemas até agora. Esperamos que isso continue enquanto perseguimos nossos próximos objetivos: entregar cargas terapêuticas a células específicas em animais”, disse Butterfield.

Fonte: University of Washington

Referência

Publication: Gabriel L. Butterfield, et al., “Evolution of a designed protein assembly encapsulating its own RNA genome,” Nature, 2017; doi:10.1038/nature25157

admin_cms

Deixe uma resposta

O seu endereço de e-mail não será publicado. Campos obrigatórios são marcados com *


*

Anuncie
Seja um parceiro do Nanocell News. Saiba como aqui.

Inscrição Newsletter

Deseja receber notícias de divulgação científica em seu e-mail?

Aqui você irá encontrar as últimas novidades da ciência com linguagem para o público leigo. É a divulgação científica para os brasileiros! O cadastro é gratuito!

Alô, Escolas!

Alô, Escolas! é um espaço destinado ao diálogo com as escolas, públicas e privadas, seus professores e alunos de todas as áreas (humanas, exatas ou ciências) do ensino médio e superior. A seção Desperte o cientista em você traz notícias, dicas de atividades e experimentos para uso em sala. Aqui você encontra também informações sobre a coleção de livros publicados pelo NANOCELL NEWS sobre ciências e saúde, e sobre o Programa Instituto Nanocell de Apoio à Educação.

Edições Anteriores

Curta a nossa página

css.php