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Químicos usam DNA para construir a menor antena do mundo
O dispositivo é um novo método para monitorar a mudança estrutural das proteínas ao longo do tempo - e pode percorrer um longo caminho para ajudar os cientistas a entender melhor as nanotecnologias naturais e humanas.
Por Universidade de Montreal - 10/01/2022


Como um rádio bidirecional que pode receber e transmitir ondas de rádio, a nanoantena fluorescente projetada por Alexis Vallée-Bélisle e sua equipe recebe luz em uma cor e dependendo do movimento da proteína que sente, então transmite luz de volta em outra cor, que podemos detectar. Uma das principais inovações dessas nanoantenas é que a parte receptora da antena (verde brilhante) também é empregada para sentir a superfície molecular da proteína estudada via interação molecular. Crédito: Caitlin Monney

Pesquisadores da Université de Montréal criaram uma nanoantena para monitorar os movimentos das proteínas. Reportado esta semana na Nature Methods , o dispositivo é um novo método para monitorar a mudança estrutural das proteínas ao longo do tempo - e pode percorrer um longo caminho para ajudar os cientistas a entender melhor as nanotecnologias naturais e humanas.

"Os resultados são tão empolgantes que estamos trabalhando atualmente na criação de uma empresa start-up para comercializar e disponibilizar essa nanoantena para a maioria dos pesquisadores e para a indústria farmacêutica", disse o professor de química da UdeM Alexis Vallée-Bélisle, autor sênior do estudo.

Uma antena que funciona como um rádio bidirecional

Mais de 40 anos atrás, os pesquisadores inventaram o primeiro sintetizador de DNA para criar moléculas que codificam informações genéticas. "Nos últimos anos, os químicos perceberam que o DNA também pode ser empregado para construir uma variedade de nanoestruturas e nanomáquinas", acrescentou o pesquisador, que também detém a Cátedra de Pesquisa do Canadá em Bioengenharia e Bionanotecnologia.

"Inspirados nas propriedades 'semelhantes a Lego' do DNA, com blocos de construção que são normalmente 20.000 vezes menores do que um cabelo humano , criamos uma nanoantena fluorescente baseada em DNA, que pode ajudar a caracterizar a função das proteínas", disse ele.

“Como um rádio bidirecional que pode receber e transmitir ondas de rádio , a nanoantena fluorescente recebe luz em uma cor, ou comprimento de onda, e dependendo do movimento da proteína que sente, então transmite luz de volta em outra cor, que podemos detectar. "

Uma das principais inovações dessas nanoantenas é que a parte receptora da antena também é empregada para sentir a superfície molecular da proteína estudada via interação molecular.

Uma das principais vantagens de usar DNA para criar essas nanoantenas é que a química do DNA é relativamente simples e programável ", disse Scott Harroun, estudante de doutorado em química da UdeM e primeiro autor do estudo.

"As nanoantenas baseadas em DNA podem ser sintetizadas com diferentes comprimentos e flexibilidades para otimizar sua função", disse ele. "Pode-se facilmente anexar uma molécula fluorescente ao DNA e, em seguida, anexar essa nanoantena fluorescente a uma nanomáquina biológica, como uma enzima.

" Ajustando cuidadosamente o design da nanoantena , criamos uma antena de cinco nanômetros que produz um sinal distinto quando a proteína está desempenhando sua função biológica ."

As nanoantenas fluorescentes abrem muitos caminhos interessantes em bioquímica e nanotecnologia, acreditam os cientistas.

"Por exemplo, fomos capazes de detectar, em tempo real e pela primeira vez, a função da enzima fosfatase alcalina com uma variedade de moléculas biológicas e drogas", disse Harroun. "Esta enzima tem sido implicada em muitas doenças, incluindo vários tipos de câncer e inflamação intestinal.

"Além de nos ajudar a entender como as nanomáquinas naturais funcionam ou funcionam mal, consequentemente levando à doença, este novo método também pode ajudar os químicos a identificar novas drogas promissoras, bem como orientar os nanoengenheiros a desenvolver nanomáquinas aprimoradas", acrescentou Dominic Lauzon, coautor do o estudo fazendo seu Ph.D. Doutora em química pela UdeM.

Um avanço principal possibilitado por essas nanoantenas é também sua facilidade de uso, disseram os cientistas.

"Talvez o que mais nos entusiasme seja a constatação de que muitos laboratórios em todo o mundo, equipados com um espectrofluorômetro convencional, poderiam empregar prontamente essas nanoantenas para estudar sua proteína favorita, como para identificar novos medicamentos ou desenvolver novas nanotecnologias", disse Vallée -Bélisle.

 

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