.
Cientistas da Universidade Estadual de Montana estudam sistemas imunológicos únicos há décadas, e uma equipe de pesquisa do Departamento de Microbiologia e Biologia Celular deu mais um passo à frente com o trabalho descrito em um artigo publicado no conceituado periódico Natureza.
O artigo de 7 de agosto, intitulado “Um tRNA codificado viralmente neutraliza o sistema de defesa antiviral de PARIS”, foi acelerado para publicação pelo periódico devido à importância das descobertas. O aluno de doutorado da MSU Nate Burman é o autor principal, junto com o professor Blake Wiedenheft, seis outros cientistas da MSU e colaboradores da França, Rússia e Suécia.
A pesquisa explora o sistema imunológico PARIS, que as bactérias usam para se proteger contra infecções virais. O trabalho com PARIS, que significa Phage Anti-Restriction Induced System, baseia-se na pesquisa contínua de Wiedenheft sobre CRISPR, ou Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, um campo no qual Wiedenheft é um cientista líder internacional.
“Na natureza, os CRISPRs são parte de uma família de sistemas imunológicos adaptativos em bactérias, mas os cientistas redirecionaram esses sistemas imunológicos como bisturis moleculares programáveis que agora estão sendo usados para reparar DNA danificado para terapias que salvam vidas”, disse Burman, que está começando o terceiro ano de seus estudos de doutorado. “Mas os CRISPRs não são os únicos sistemas imunológicos bacterianos que existem. O que é único sobre o PARIS é que ele reconhece proteínas virais em vez de ácido nucleico. Isso é semelhante a como uma resposta imunológica humana funciona. O PARIS é totalmente diferente de um sistema imunológico humano, mas a analogia conceitual é intrigante.”
Uma das descobertas cruciais no artigo é a primeira imagem completa de como é o sistema PARIS. Para gerar essa imagem, Burman usou um microscópio exclusivo e ultrapoderoso alojado na MSU. É um equipamento ao qual poucos campi em todo o país têm acesso, alojado na Cryo-EM Core Facility da MSU, e a MSU foi apenas a segunda universidade na região a adquirir um em 2021.
“Usando um novo microscópio crioeletrônico de última geração na MSU, Nate conseguiu ‘ver’ o complexo PARIS que se forma dentro de uma célula bacteriana”, disse Wiedenheft. “É incrível pensar que agora podemos espiar as células e ver as máquinas que fazem o trabalho necessário para manter a vida ou defendê-la de infecções.”
A estrutura de PARIS revela um complexo em forma de hélice que consome ATP, ou energia, em busca de proteínas virais invasoras. A detecção de proteínas estranhas desencadeia a liberação de uma toxina que interrompe a replicação viral, protegendo células saudáveis.
Existem vários sistemas imunológicos PARIS que operam de maneiras diferentes, disse Burman, e os próximos passos desta pesquisa incluirão a identificação dos gatilhos que ativam esses sistemas. Saber como o PARIS reconhece um ataque viral e inicia uma resposta pode avançar a compreensão de como diferentes tipos de imunidade fornecem proteção, inclusive em organismos além das bactérias.
À medida que os pesquisadores do laboratório de Wiedenheft continuam a operar na vanguarda da biologia estrutural, Burman disse que o apoio institucional ao seu trabalho científico promoveu um domínio colaborativo para cientistas, independentemente de onde estejam em suas carreiras. A própria experiência de pesquisa de Burman em Bozeman começou quando ele era um estudante de graduação no Carroll College em Helena e participou de uma experiência de pesquisa para alunos de graduação, ou REU, na MSU. Agora, ele saboreia a oportunidade de ser um mentor para os jovens cientistas que virão depois dele.
“O apoio de Blake é enorme, e ele realmente nos incentiva a pensar grande sobre pequenas proteínas, como elas funcionam na natureza e como podemos usá-las de novas maneiras”, disse Burman.
.
