Por simulações computacionais, pesquisadores investigam como interagem a quinase AAK1 e a pequena molécula capaz de inibir sua atividade
Agência FAPESP – Foi divulgado recentemente na plataforma aberta bioRxiv um dos primeiros frutos da parceria entre o Centro de Biologia Química de Proteínas Quinases da Universidade Estadual de Campinas (SGC-Unicamp) e o Aché Laboratórios Farmacêuticos – apoiado pela FAPESP.
O estudo descreve um composto químico candidato a ser usado em futuras pesquisas como um inibidor seletivo da enzima AAK1(proteína quinase 1 associada à AP2), considerada um potencial alvo para o desenvolvimento de fármacos.
Vinculado ao Structural Genomics Consortium (SGC) – parceria público-privada que reúne em diversos países mais de 400 cientistas de universidades, indústrias farmacêuticas e entidades sem fins lucrativos –, o centro da Unicamp, liderado pelos pesquisadores Jonathan Elkins, Katlin Massirer Opher Gileadi e Paulo Arruda, tem como objetivo desvendar a função de proteínas do tipo quinase, responsáveis por regular processos importantes do organismo, como divisão, proliferação e diferenciação celular. Embora sejam consideradas alvos prioritários para o desenvolvimento de fármacos, estima-se que apenas 40 das cerca de 500 proteínas desse tipo identificadas no genoma humano já tenham sido bem estudadas.
De acordo com Rafael Couñago, pesquisador do SGC-Unicamp e primeiro autor do artigo, a AAK1 é uma quinase envolvida no processo de endocitose, pelo qual diversos tipos de partículas do meio extracelular – como neurotransmissores, micronutrientes e até alguns vírus (hepatite, dengue e Zika, por exemplo) – são transportados para dentro das células.
“Evidências da literatura científica indicam que, quando a AAK1 é inibida, a endocitose ocorre com menor frequência. Mas para compreender sua função exata na célula e verificar se ela é um alvo terapêutico promissor, precisamos de um tipo de ferramenta conhecido como sonda química – uma pequena molécula capaz de se ligar seletivamente a essa enzima e inibir sua função em um modelo biológico”, contou Couñago.
Como explicou o pesquisador, já se sabe que a AAK1 é responsável por fosforilar a proteína AP2 (proteína adaptadora 2), isto é, ela catalisa a transferência de um grupo fosfato de moléculas de alta energia, como o ATP (adenosina trifosfato), para a AP2 e isso modifica a atividade da proteína-alvo na célula, fazendo com que o processo de endocitose ocorra mais frequentemente.
“Ainda é preciso detalhar melhor como ocorre essa regulação. Descobrir, por exemplo, em qual momento do processo de endocitose a ação da AAK1 é importante”, afirmou.
Triagem
Em busca de uma sonda química que possibilite estudar a AAK1, pesquisadores do centro do SGC sediado na Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, Estados Unidos, triaram uma biblioteca de moléculas químicas por um método conhecido como high-throughput screening (triagem automatizada em larga escala), um tipo de ensaio bioquímico no qual a enzima é colocada para interagir com centenas de candidatos a inibidor simultaneamente. A coleção de compostos foi cedida pela farmacêutica GSK, uma das parceiras do consórcio.
No centro do SGC na Unicamp, os pesquisadores elucidaram a estrutura tridimensional do complexo formado pela molécula que se mostrou mais promissora nos ensaios de larga escala e a proteína quinase mais semelhante à AAK1 em humanos – denominada BIKE – por um método conhecido como cristalografia de raios X.
“A estrutura cristalográfica revela como se dá o contato íntimo entre a pequena molécula e a proteína. Nos permite identificar qual parte da sonda química é responsável pela grande afinidade que ela demonstra pela AAK1”, explicou Couñago.
Com a colaboração do time de inovação radical do Aché, liderado pelo diretor Cristiano Guimarães, foram feitos estudos computacionais para calcular custo energético durante a estabilização do processo catalítico.
“Essa análise nos mostrou que, quando substituímos na estrutura da pequena molécula candidata a sonda um grupo ciclopropil por um isopropil, sua atividade é dramaticamente reduzida. Isso porque o custo energético para formar o complexo torna-se muito maior, algo que não é possível perceber apenas olhando para a estrutura”, explicou Couñago.
Essa descoberta é importante porque, segundo o pesquisador, permite que essa versão alternativa da pequena molécula com o grupo isopropil seja usada como um “controle negativo” nos experimentos. Isso porque, embora a interação com a AAK1 tenha sido desligada, a candidata a sonda continua interagindo com todas as outras proteínas da célula normalmente.
“Podemos, então, fazer os mesmos experimentos usando a sonda química e usando o controle negativo e depois comparar os resultados. Dessa forma, aumentamos o grau de certeza de que os efeitos biológicos observados com o inibidor são devidos à inibição da função da AAK1”, disse o pesquisador.
Open Science
Um dos princípios-chave do modelo de parceria do SGC é o de “ciência aberta”, ou seja, todos os participantes do consórcio se comprometem a tornar públicos os resultados de suas pesquisas o mais breve possível. Por esse motivo, explicou Couñago, o artigo foi colocado disponível na internet mesmo antes de ser submetido ao processo de revisão por pares.
“Acreditamos que, desse modo, ampliamos a quantidade de pessoas que podem comentar o trabalho para que sejam feitas as correções devidas e aumentamos o impacto das descobertas”, avaliou.
Para o pesquisador, embora a pequena molécula tenha mostrado potencial para se tornar uma sonda química, ainda são necessários mais estudos de controle de qualidade.
“Agora estamos no estágio de captar colaboradores interessados em estudar a via da endocitose e a função da AAK1 nesse processo. O SGC não tem a capacidade de trabalhar com modelos biológicos variados e, por esse motivo, tenta alcançar a comunidade científica o mais cedo possível visando atrair colaboradores”, concluiu Couñago.
O artigo “Development of Narrow Spectrum ATP-competitive Kinase Inhibitors as Probes for BIKE and AAK1” pode ser lido em: http://biorxiv.org/content/biorxiv/early/2016/12/15/094631.full.pdf.
por Karina Toledo
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