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Projeto proteína pode revelar detalhes sobre câncer

Cientistas revelam maior lista de interações proteicas humanas do mundo

Rede Interatoma Humano, visualizada por Cytoscape 2.5. [Cytoscape é uma plataforma de software de fonte aberta para visualizar redes complexas e integrá-las com qualquer tipo de dados atribuídos.]
 

Por Joshua A. Krisch

Doenças começam no nível celular.

Proteínas anormais muitas vezes provocam caos em uma célula agonizante muito antes que um mal maior, como câncer ou infecção, se espalhe pelo corpo.

Os esforços para entender essas proteínas e como elas interagem entre si são o cerne dominante da pesquisa biomédica básica, mas o progresso tem sido lento.

“É bem difícil observar o que se passa sob a mebrana de uma célula”, observa Frederick Roth, um biofísico na University of Toronto, no Canadá.

Para ajudar a dar uma arrancada rumo ao progresso, cientistas como Roth têm se dedicado há anos ao projeto interatoma humano — um mapeamento completo de todas as interações proteicas em humanos.

Em 20 de novembro, Roth e sua equipe divulgaram um artigo na publicação científica Cell, detalhando um dos mapas proteicos mais abrangentes já compilados até hoje. Ele abrange 14 mil interações entre pares de proteínas e talvez possa ajudar cientistas a identificar alguns dos genes envolvidos em câncer.

“Descobrimos que proteínas associadas ao câncer ficam juntas (aglomeradas) e tendem a interagir umas com as outras”, explica Roth. “Isso é prontamente útil. Agora podemos dizer: ‘eis uma proteína sobre a qual não sabemos muita coisa, mas algumas de suas parceiras são proteínas ligadas a câncer, então talvez mereça estudo mais cuidadoso”.

Um manual para a célula humana

A identificação de interações proteicas poderia ajudar pesquisadores a compreender como células funcionam em nível molecular.

Roth faz uma analogia com um mecânico que tem uma lista de peças de carro, mas não tem a menor ideia de como elas se interconectam.

“Isso nos leva de um rascunho grosseiro de uma lista de peças, que não estão em nenhuma ordem em particular, a uma lista de pares de peças”, exemplifica; e arremata: “Agora podemos começar a entender como elas se encaixam”.

O biofísico estima que o novo mapa revela entre 5% e 10% de todas as interações proteicas em células humanas. Isso pode não parecer muito, mas o último grande avanço na elaboração do interatoma humano ocorreu há quase uma década, quando Roth lançou seu primeiro mapa — de apenas três mil interações proteicas.

O novo mapa levou muito tempo para ser compilado, mas de acordo com Roth ele provará que a demora valeu à pena. “Demos um grande passo rumo a um manual para a célula humana”, resume.

Formando pares de proteínas

Roth e sua equipe identificaram interações proteicas usando o método conhecido como ensaio de duplo híbrido em levedura (assista a um vídeo bem legal — em inglês — sobre como exatamente isso funciona).

Para testar se duas proteínas humanas interagiam ou não, os pesquisadores as inseriam em uma única célula de levedura. Cada proteína continha metade de um “interruptor ativador” essencial. E a levedura só podia sobreviver se as proteínas humanas formassem pares, unindo suas duas metades do interruptor.

“O fermento de padeiro não é apenas excelente para produzir pão, vinho e cerveja. Você também pode usá-lo para descobrir quais pares de proteínas humanas estão se ligando”, observa Roth.

 Ensaios de levedura não são a única maneira de rastrear interações proteicas.

Nevan Krogan, um professor de farmacologia celular e molecular na University of California,em São Francisco, não envolvido no estudo, está fazendo o que qualifica como abordagem mais relevante do interatoma do ponto de vista bioquímico.

Krogan e sua equipe colocam etiquetas de afinidade em diferentes proteínas para que possam purificá-las e então analisá-las com espectrometria de massa.

Seu método coloca menos ênfase nas interações entre proteínas individuais, concentrando-se, em vez disso, em como grupos de proteínas interagem com outros complexos proteicos, “de maneira que você pode identificar o mecanismo molecular que existe na célula”, explica ele.

Tanto a abordagem de Krogan como a de Roth têm vantagens e desvantagens, mas Krogan acredita que há muito a ganhar ao combinar os resultados dos métodos.

“Nossas abordagens são muito complementares”, avalia ele. “Acredito que os dados [de Roth] se tornarão particularmente poderosos quando eles forem combinados com outros tipos de informações”.

Câncer por associação

O novo mapa do interatoma humano compilado por Roth tem algumas aplicações imediatas para a pesquisa de câncer.

Como já mencionado acima, cientistas suspeitam há muito tempo que proteínas do câncer tendem a ficar juntas. O estudo de Roth não só confirma isso, mas também alerta pesquisadores para proteínas que podem ser culpadas porque se encontram associadas a proteínas conhecidas de câncer.

Estudos ligaram, por exemplo, o gene MAPK1IP1L à formação de tumores em camundongos, mas isso ainda não foi estudado extensivamente e a proteína que ele produz atualmente não é reconhecida como uma proteína de câncer em humanos.

O estudo de Roth constatou que o MAPK1IP1L interage com pelo menos três proteínas carcinogênicas conhecidas. Isso não significa necessariamente que o MAPK1IP1L seja um gene de câncer, mas sugere um caminho para futuras pesquisas. No mínimo “provavelmente vale à pena investigar isso mais de perto”, observa Roth.

Krogan concorda que montar o interatoma humano poderá ter amplas implicações.

“Esse tipo de informação será absolutamente crucial para realmente entender como mutações resultam em estados de doença”, afirma ele. “Esse estudo, e outros como ele, conseguiram avançar tremendamente nessa direção em particular”.

Publicada em Scientific American em 26 de novembro de 2014