Cientistas usam luz para controlar proteínas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/11/2008

Os cientistas ligaram uma proteína sensível à luz (sensor) de uma planta em uma enzima da bactéria E. coli. Quando incidem luz branca (estímulo) sobre o sensor, a atividade da enzima decresce (saída).
[Imagem: Benkovic Lab/Penn State]

Pesquisadores norte-americanos descobriram uma forma de controlar determinadas proteínas, capazes de catalisar reações bioquímicas no corpo humano, utilizando apenas luz. "Este é um dos primeiros exemplos do controle efetivo da atividade de uma proteína utilizando a luz," diz o Dr. Stephen Benkovic, da Universidade da Pensilvânia.

Os pesquisadores esperam que, no futuro, a técnica permita a desativação não-invasiva de proteínas causadoras de doenças nas células utilizando apenas a aplicação de um feixe de luz.

Proteína híbrida

No experimento, os cientistas sintetizaram uma proteína híbrida inserindo uma proteína sensível à luz, retirada de uma planta, em uma enzima da bactéria E. coli. Enzimas são um tipo de proteína que catalisa reações bioquímicas.

Depois de montar os dois componentes juntos, os pesquisadores descobriram que a atividade da enzima podia ser manipulada disparando um feixe de luz branca na direção da proteína fotossensível, que eles chamam de "domínio".

"A tecnologia funciona com um interruptor de luz," diz Benkovic. "Quando nós dirigimos a luz sobre o domínio fotossensível, a atividade da enzima aumenta, e quando nós desligamos a luz, a atividade da enzima diminui."

Formato da proteína

Embora o princípio pareça ser simples, os cientistas tiveram que descobrir o ponto exato na enzima onde inserir a proteína fotoquímica, assim como o formato da proteína híbrida resultante - chamado pelos cientistas de conformação. "A conformação de uma proteína é importante na determinação de sua função. Sem a conformação adequada nossa proteína não responderia à luz," diz a pesquisadora Jeeyeon Lee, co-autora do estudo.

A chave também não funciona se a proteína fotossensível for inserida fora de um local específico. "O fato de que a chave funcione somente quando o domínio sensível à luz foi grudado na enzima em um local específico sugere que uma rede única está ativa naquele ponto, através da qual os sinais, como os que respondem à luz, são transmitidos," dizem os pesquisadores.

Análise de acoplamento estatístico

O local correto de inserção, escolhido entre milhares de diferentes possibilidades, foi descoberto graças a um algoritmo computacional chamado SCA (Statistical Coupling Analysis - análise de acoplamento estatístico), desenvolvido por Rama Ranganathan, da Universidade do Texas.

Agora os pesquisadores querem descobrir como o sinal ativado pela luz é transmitido da proteína para a enzima. "Ainda não está claro como esse processo funciona. Até agora o efeito foi pequeno, mas nós planejamos otimizar a tecnologia para ver se nós podemos usar a luz para modular a atividade da enzima em modos alternados," diz Benkovic.

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