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A nova tecnologia prevê locais allosteric nas proteínas

Uma nova tecnologia que use a estrutura de uma proteína para prever a fiação interna que controla a função e a dinâmica da proteína está agora disponível para que os cientistas utilizem. A ferramenta, desenvolvida por pesquisadores em Penn State, pode ser útil para a engenharia da proteína e o projecto da droga.

Nikolay Dokholyan, professor da farmacologia na faculdade de Penn State da medicina, e do erudito pos-doctoral Jian Wang criou um algoritmo chamado Ohm que pode prever locais allosteric em uma proteína.

Estes são os lugar onde as proteínas são particularmente sensíveis retransmitir determinadas mudanças em suas estrutura e função em conseqüência dos estímulos externos que incluem outros proteínas, moléculas pequenas, água ou íons. Sinalizar e entre em locais allosteric nas proteínas regula muitos processos biológicos.

De acordo com Dokholyan, a capacidade do ohm para prever locais allosteric nas proteínas pode ser útil para desenvolver estados visados da doença da terapêutica com certeza.

Disse que muitas drogas no mercado, tal como o receptor Proteína-Acoplado G (GPCR) se drogam, pode causar efeitos secundários sem intenção porque visam as proteínas que são similares na estrutura a seu alvo pretendido.

As drogas projetadas visar locais allosteric específicos em uma proteína do interesse podem esperançosamente evitar os efeitos secundários causados pelas drogas que visam proteínas similares. O ohm pode ser útil para os pesquisadores biomedicáveis que procuram identificar locais allosteric nas proteínas que jogam os papéis chaves em processos biológicos de determinadas doenças.”

Nikolay Dokholyan, professor da farmacologia, faculdade de Penn State da medicina

As proteínas realizam funções essenciais no corpo e são construídas usando o código genético inscreido no ADN de uma pessoa. Cada proteína é construída usando seqüências de 20 ácidos aminados diferentes.

Wang e Dokholyan supor que as forças físicas das interacções entre os átomos que compo os ácidos aminados permitiriam que previssem caminhos allosteric e locais nas proteínas.

O ohm foi projectado esclarecer as interacções entre átomos e identifica áreas da densidade nas proteínas para prever caminhos allosteric e locais nas proteínas.

“Em uma estrutura cristalina, átomos são espaçados uniformente distante e a energia corre através d mesmo em uma forma,” Dokholyan disse. Das “as estruturas proteínas são heterogêneas, assim que a energia correrá através d nas regiões onde os átomos são embalados mais densa junto. O ohm identifica regiões e caminhos da densidade atômica que permitem que prever locais allosteric nas proteínas.”

Testaram a funcionalidade do programa entrando os dados genéticos de 20 proteínas com os locais allosteric conhecidos para ver se o programa preveria exactamente os mesmos pontos. Os resultados da análise, publicada em comunicações da natureza, mostraram que o ohm identificou muitos dos mesmos locais allosteric que aqueles previsto dos métodos e das experiências precedentes.

Dokholyan, um membro do instituto do cancro de Penn State, disse que o ohm pode analisar trajectos allosteric em toda a proteína e que os pesquisadores podem alcançar a ferramenta através de um server no Web site do seu laboratório.

Os “pesquisadores em todo o mundo podem usar o ohm para prever locais allosteric e caminhos em sua proteína do interesse,” Wang disse. “Esta ferramenta será essencial para o futuro da revelação allosteric da droga que procura reduzir efeitos secundários indesejáveis com da escolha de objectivos específica.”

Source:
Journal reference:

Wang, J., et al. (2020) Mapping allosteric communications within individual proteins. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-020-17618-2.