Pesquisadores do Laborata³rio Nacional de Aceleradores SLAC do Departamento de Energia descobriram um novo e estranho recurso de uma protea­na que éconsiderada importante no desenvolvimento da tuberculose: a protea­na contanãm um bolso interno “enorme”, do tipo que nunca foi visto antes, que parece capaz de passar uma ampla gama de outras moléculas para dentro da canãlula bacteriana. 

Cornelius Gati, um bia³logo estrutural do SLAC, descobriu o bolso ao investigar o papel que essa "protea­na transportadora" nasuperfÍcie das bactanãrias da tuberculose desempenha na absorção de vitamina B12 das células circundantes. Tanto quanto se sabia, as protea­nas transportadoras que importam moléculas para as células tendem a ser bastante especializadas, com cantos e recantos adaptados para agarrar moléculas especa­ficas e movê-las para as células. Gati descobriu que este era um generalista que, em princa­pio, poderia trazer pequenos nutrientes, moléculas maiores como vitamina B12 ou atéalguns antibia³ticos.

Em teoria, as novas descobertas podem levar a novas maneiras de tratar a tuberculose, mas, no momento, Gati e seus colegas estãosimplesmente tentando entender melhor o que a protea­na pode e o que não pode transportar - bem como a finalidade de uma protea­na estranha. .

"Nunca vimos algo assim antes", disse Gati. "Realmente não faz sentido."

A pesquisa, realizada por Gati em colaboração com pesquisadores da Universidade de Groningen, Universidade de Estocolmo e Instituto de Fa­sica e Tecnologia de Moscou, foi publicada em 25 de mara§o na revista  Nature .

Embora a tuberculose seja em grande parte coisa do passado nos Estados Unidos, continua sendo uma sanãria ameaça a  saúde pública em outras partes do mundo. Houve 10 milhões de novos casos em 2018 e 1,5 milha£o de pessoas morreram de tuberculose apenas naquele ano, segundo a Organização Mundial da Saúde. Em todo o mundo, continua sendo uma das 10 principais causas de morte, a principal causa de morte por doenças infecciosas e a principal causa de morte para pessoas com HIV.

No entanto, Mycobacterium tuberculosis , a bactanãria que causa a tuberculose, permanece relativamente pouco compreendida, assim como o processo de transformar uma infecção por tuberculose em doença ativa. Nos Estados Unidos, por exemplo, cerca de 13 milhões de pessoas estãoinfectadas com a bactanãria, mas apenas uma em cada dez realmente desenvolvera¡ a doena§a, e ninguanãm sabe ao certo por quaª.

Uma pista para entender a doença diz respeito a  absorção da vitamina B12 pela bactanãria da tuberculose, um passo que parece ser crucial para a sobrevivaªncia da bactanãria e para a mudança da infecção pela tuberculose para a doena§a. Como as bactanãrias importam a vitamina, no entanto, foi um mistanãrio. Os pesquisadores não encontraram protea­na transportadora na membrana externa da bactanãria dedicada especificamente a  vitamina B12. O que Gati e a equipe estudaram foram vinculados por estudos genanãticos a  captação de B12, mas era conhecido por transportar uma classe de moléculas completamente diferente, incluindo a bleomicina antimicrobiana. Ainda assim, Gati e sua equipe sabiam que a protea­na e sua conexão com a B12 eram essenciais. "Sem esse transportador, as bactanãrias da tuberculose não podem sobreviver", disse Gati.

Para controlar a estrutura da protea­na transportadora, Gati voltou-se para a  microscopia crioeletra´nica . Conhecida como crio-EM, a técnica envolve o congelamento de moléculas para que possam ser estudadas mais ou menos em seu estado natural sob um microsca³pio eletra´nico. Embora a técnica tenha sido desenvolvida pela primeira vez na década de 1970, uma sanãrie de avanços nas últimas décadas tornaram cada vez mais prático o uso da técnica para estudar moléculas biológicas.

Ainda assim, quando Gati capturou imagens da protea­na transportadora e analisou os dados, ele não estava totalmente preparado para o que estava prestes a mostrar a ele. Em vez de descobrir um recanto escondido adaptado a  vitamina B12, o cryo-EM revelou uma cavidade no transportador com aproximadamente 8 nana´metros caºbicos de tamanho - um volume minaºsculo para nossos padraµes dia¡rios, mas absolutamente enorme no contexto das protea­nas transportadoras. O bolso poderia caber facilmente um número de moléculas de a¡gua, vitamina B12 e talvez muitas outras molanãculas.

Essa natureza generalista éparticularmente emocionante, disse Laura Dassama, química da Universidade de Stanford e Stanford ChEM-H. “Vimos transportadores que movem uma variedade de medicamentos e moléculas para fora de uma canãlula, com pouca especificidade, mas não importadores. Se esse érealmente um importador que pode reconhecer e importar várias moléculas não relacionadas, isso seria fanta¡stico ”e pode sugerir uma maneira de transferir antibia³ticos para a canãlula da tuberculose.

 A pergunta de um milha£o de da³lares

Embora a possibilidade mais tentadora seja que a descoberta de protea­nas transportadoras possa levar a novos tratamentos para a doena§a, Gati disse que a equipe ainda não sabe o que exatamente sua molanãcula pode e não pode transportar. Embora tenham uma noção do que pode caber dentro da cavidade, por exemplo, ainda não sabem o que pode entrar e sair. Atéagora, a equipe são conseguiu observar a cavidade em seu estado fechado. Para descobrir o que realmente pode entrar na cavidade e voltar novamente, a equipe precisa captura¡-la com as portas abertas. 

Mesmo assim, a equipe não sabera¡ o que a molanãcula realmente transporta na prática . Estudos estruturais futuros e telas bioquímicas, disse Gati, podem ajudar a responder a essas perguntas, embora não sejam fa¡ceis: as bactanãrias da tuberculose tendem a crescer e a se reproduzir muito lentamente, o que dificulta os manãtodos que os cientistas normalmente usariam para estudar moléculas transportadoras.

Mas mesmo que Gati e seus colegas descubram exatamente o que sua molanãcula estãofazendo, ainda háquestões mais profundas: por que a natureza cozinhou essa molanãcula e sua enorme cavidade interior, por que essas moléculas são tão raras e a que finalidade elas servem? Por um lado, uma cavidade como a que a equipe descobriu éo "calcanhar de Aquiles", principalmente se puder ajudar a transportar antibia³ticos que matam a tuberculose. Por outro lado, ainda épossí­vel que exista alguma vantagem evolutiva na estrutura. 

"Essa éa pergunta de um milha£o de da³lares", disse Gati.