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As proteínas consistem em aminoácidos, que estão ligados para formar longas cadeias de aminoácidos, conforme especificado pelo nosso material genético. Nas nossas células, essas cadeias não são simplesmente enroladas como colares de pérolas, mas dobradas em estruturas tridimensionais complexas. A forma como uma proteína é dobrada influencia decisivamente a sua função: determina, por exemplo, com quais outras moléculas uma proteína pode interagir na célula. O conhecimento da estrutura tridimensional das proteínas é, portanto, de grande interesse para as ciências da vida e desempenha um papel no desenvolvimento de medicamentos, entre outras coisas.
“Infelizmente, elucidar a estrutura de uma proteína não é nada trivial, e focar num único estado nem sempre fornece informações significativas, especialmente se a proteína for altamente flexível em termos de sua estrutura”, diz Tobias Schneider, membro do grupo de Michael Kovermann. equipe de laboratório do Departamento de Química da Universidade de Konstanz. A razão: proteínas complexas muitas vezes se dobram em diversas subunidades compactas, chamadas domínios, que por sua vez podem ser conectadas por ligantes flexíveis. Quanto mais subunidades conectadas de forma flexível estiverem presentes, mais estruturas tridimensionais diferentes uma proteína pode teoricamente adotar. “Isso significa que uma proteína em solução, por exemplo dentro de nossas células, tem vários estados iguais e alterna constantemente entre eles”, explica Schneider.
Rastreando o conjunto estrutural
Um simples instantâneo não é suficiente para descrever completamente as características estruturais de tais proteínas de múltiplos domínios, pois capturaria apenas um dos muitos estados de cada vez. Para obter uma imagem detalhada das possíveis estruturas de tais proteínas, é necessária uma combinação inteligente de diferentes métodos. Em artigo publicado na revista EstruturaOs biofísicos de Konstanz liderados por Michael Kovermann e Christine Peter (também Departamento de Química) apresentam uma abordagem correspondente usando métodos complementares.
“Por meio da espectroscopia de RMN, por exemplo, obtemos informações sobre as propriedades dinâmicas dessas proteínas. Simulações computacionais complexas, por outro lado, fornecem uma boa visão geral da gama de dobras possíveis”, explica Kovermann. “Até agora, não existia nenhuma abordagem geral que mapeasse de forma abrangente as propriedades dinâmicas e estruturais das proteínas de múltiplos domínios”. Os pesquisadores de Konstanz desenvolveram, portanto, um fluxo de trabalho que combina espectroscopia de RMN e simulações computacionais, permitindo-lhes obter informações sobre ambas as propriedades com alta resolução temporal e espacial.
Prova de viabilidade incluída
Os pesquisadores também forneceram evidências de que o método funciona: examinaram vários dímeros de ubiquitina. Estes consistem em duas unidades da proteína ubiquitina que estão ligadas por uma ligação flexível, tal como acontece nas células. É, portanto, um excelente exemplo de uma proteína multi-domínio para a qual foram sugeridos até agora diferentes modelos estruturais e que é de grande interesse científico.
Os pesquisadores conseguiram mostrar que os dímeros de ubiquitina que estudaram apresentam uma alta variabilidade estrutural e que isso pode ser descrito em detalhes usando a combinação de métodos desenvolvida. Os resultados também explicam os diferentes modelos estruturais que existem atualmente para os dímeros de ubiquitina. “Estamos convencidos de que a nossa abordagem – combinando métodos complementares – funcionará não apenas para dímeros de ubiquitina, mas também para outras proteínas de múltiplos domínios”, diz Schneider. “Nosso estudo abre novos caminhos para compreender melhor a alta diversidade estrutural dessas proteínas complexas que desempenham um papel crucial em suas funções biológicas”.
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