As Estruturas da Vida

Capítulo 5: Para além do design de medicamentos

Esta publicação tem-se centrado nas aplicações médicas mais imediatas da Biologia Estrutural. No entanto, os estudos detalhados das estruturas proteicas têm valor e potencial que vão muito além dos limites da indústria farmacêutica. Na sua base, esta investigação ensina-nos sobre a natureza fundamental das moléculas biológicas. Os exemplos mencionados de seguida dão um pequeno vislumbre das áreas e problemas que a Biologia Estrutural tem ajudado a esclarecer.
 

Contração muscular

A cada movimento que fazemos, desde um suspiro a uma corrida, espessos filamentos da proteína muscular miosina deslizam sobre finos filamentos da proteína actina nas nossas células. Estas proteínas também ajudam à divisão das células e permitem o seu movimento e mudança de forma – um processo essencial, quer para a formação de diferentes tecidos durante o desenvolvimento embrionário, quer para a disseminação de cancros. Já são conhecidas as estruturas detalhadas da miosina e da actina.

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Transcrição e tradução

As células usam as instruções contidas no DNA para fazerem proteínas. Para cumprir esta tarefa, dezenas de moléculas (maioritariamente proteínas) aglomeram-se e separam-se em movimentos cuidadosamente cronometrados. As estruturas de muitas destas moléculas são conhecidas e têm permitido uma melhor compreensão da transcrição e da tradução.

Um exemplo chave é a RNA polimerase, uma enzima que lê o DNA e sintetiza uma cadeia complementar de RNA. Esta enzima é uma máquina molecular composta por dezenas de pequenas proteínas diferentes. Em 2001, Roger Kornberg, um cristalógrafo da Stanford University, determinou a estrutura da RNA polimerase em funcionamento. Esta estrutura cristalográfica sugeriu um papel distinto para cada uma das proteínas da RNA polimerase. Em 2006, Kornberg recebeu o Prémio Nobel da Química por este trabalho.

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Fotossíntese

"A fotossíntese é a reação química mais importante da biosfera, uma vez que é um pré-requisito para todo o tipo de vida superior na Terra", de acordo com a Fundação Nobel, que atribuiu o Prémio Nobel em Química em 1988 a três investigadores que determinaram a estrutura de uma proteína crucial para a fotossíntese.

Esta proteína, não de uma planta, mas de uma bactéria fotossintética, foi a primeira estrutura cristalográfica de raios-X de uma proteína embebida numa membrana. O feito foi extraordinário porque é muito difícil dissolver proteínas de membrana na água (um passo essencial para o processo de cristalização).

Para aprofundar ainda mais, a Fundação Nobel diz: "[Esta] determinação estrutural...tem uma importância química considerável muito para além do campo da fotossíntese. Muitas funções biológicas es-senciais além da fotossíntese...estão associadas a proteínas ligadas a membranas. Exemplos disso são o transporte de substâncias químicas entre células, a ação hormonal e os impulsos nervosos" – por outras palavras, a transdução de sinal.

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Transdução de sinal

Centenas, senão mesmo milhares, de processos vitais requerem a transmissão de um sinal bioquímico às células. Estes sinais podem ser hormonas, pequenas moléculas ou impulsos elétricos, os quais podem chegar às células através da corrente sanguínea ou de outras células.

Quando as moléculas-sinal se ligam aos recetores proteicos na superfície externa da célula, iniciam uma "cascata" de reações que envolvem muitas outras moléculas dentro da célula. Dependendo da natureza da célula alvo e da molécula sinal, esta cadeia de reações pode gerar um impulso nervoso, uma mudança no metabolismo celular ou a libertação de uma hormona. Os investigadores determinaram a estrutura de algumas destas moléculas envolvidas nas vias de transdução de sinal mais comuns.

Os recetores proteicos que se ligam à molécula sinal original estão por vezes embebidos na membrana celular externa, de modo que, tal como as proteínas envolvidas na fotossíntese, são difíceis de cristalizar.

Obter as estruturas de recetores proteicos, não só nos dá a conhecer mais sobre as bases da transdução de sinal, como também nos leva, de novo, à indústria farmacêutica. Pelo menos 50% dos medicamentos existentes no mercado tem como alvo proteínas recetoras – um alvo mais comum do que qualquer outro tipo de molécula.

Como esta publicação demonstra, um poderoso meio de aprender mais sobre a saúde, combater a doença e aprofundar o nosso conhecimento sobre os processos vitais é o estudo dos detalhes das moléculas biológicas – as extraordinárias estruturas da vida.

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