É possível utilizar a metionina modificada para diversas funções, como um canivete suíço

Por Renata  Kaminski
Dpto. de Química, UFS / Aracajú – SE

Cientistas desenvolveram um novo método para juntar moléculas de interesse às proteínas, a partir da ligação seletiva com o aminoácido metionina. Os aminoácidos metionina e cisteína são os dois únicos aminoácidos que contém enxofre (S), o que lhes confere uma grande versatilidade e uma química única. Por esse motivo, a conjugação e a modificação da metionina têm sido objeto de estudo de vários grupos de pesquisa. No mês de fevereiro de 2017, cientistas da Universidade de Berkeley nos EUA publicaram, na prestigiada revista Science, uma nova técnica capaz de ligar moléculas de interesse nas proteínas através do aminoácido metionina.

A metionina está entre os aminoácidos mais raros e hidrofóbicos (sem muita afinidade com a água) dos vertebrados. Além disso, a maioria dos resíduos desse aminoácido está escondida no centro das proteínas e, portanto, pouco acessíveis, por essa razão, oferecendo uma grande seletividade nas modificações dessas moléculas. Essa nova técnica foi chamada de “marcação química ativada por redox” (ReACT na sigla em inglês) e pode trazer grandes avanços futuros na manipulação de biomoléculas para desenvolvimento de medicamentos mais efetivos, no estudo de proteínas e mesmo em bioimagem.

A grande dificuldade de modificar esse aminoácido nos organismos, em condições fisiológicas e em pH neutro, é que o centro da metionina não reage rapidamente nessas condições. Assim, é necessário buscar um par apropriado para a conjugação, ou seja, um outro átomo que prefira se ligar ao seu enxofre do que aos outros aminoácidos (que são mais reativos), ou transformá-lo em um centro atrativo. Esse processo é chamado de funcionalização. Os cientistas tentaram várias reações nas quais o nitrogênio era o átomo que se ligava ao S, e usando água como solvente. Somente após essa fase, começaram os testes em células para demonstrar a seletividade pela metionina. Dessa forma, os cientistas demonstraram a possibilidade do Nitrogênio ser usado para funcionalizar uma proteína, ou mesmo anticorpos a partir da metionina. No caso dos anticorpos, os cientistas conseguem controlar a razão anticorpo/medicamento para obter uma menor toxicidade.

Para fechar o estudo, os cientistas voltaram sua atenção para resíduos de metionina na enzima enolase. Essa enzima participa do metabolismo da glicose e é importante em doenças como câncer. As células tumorais passam a produzir mais energia que as células normais e podem e ser um alvo mais fácil para medicamentos.

Os cientistas compararam a metionina com um “canivete suíço nas proteínas”, podendo colocar a molécula desejada para ser usada em diferentes funções. Se temos três metioninas superficiais em uma proteína, podemos funcionalizar para três funções diferentes. É como colocar uma “carga” em um caminhão, e essa carga poder ser distribuída e usada para várias funções diferentes, liberar medicamentos em uma célula cancerosa, ou para monitorar o movimento do “caminhão”, ou até mesmo para modificar o caminhão para que se torne uma ambulância. Todas essas modificações são possíveis devido à química ácido-base da metionina. Sendo um aminoácido não muito comum, a seletividade é maior.

ReACT pode ter impactos futuros em várias áreas, como: nanotecnologia, onde a conjugação de proteínas pode ser útil para fazer nanomateriais mais compatíveis com ar e água, reduzindo a toxicidade ou efeitos ambientais. Também na criação de enzimas artificiais com maior estabilidade, atividade e seletividade para proteínas modificadas. Finalmente, em biologia sintética, para produção seletiva de novas proteínas ou aumento da função das proteínas existentes e isso diretamente no organismo e de forma controlada. Em palavras simples, os cientistas foram capazes de atribuir várias funções a um tipo de aminoácido de forma controlada, escolhendo a função desejada e fazendo a modificação necessária seletivamente.

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