Os investigadores descobriram proteínas de ligação ao ADN até então desconhecidas em alguns dos locais mais extremos da Terra e demonstraram que poderiam melhorar os testes médicos rápidos para a detecção de doenças infecciosas.
A equipa internacional foi liderada pela Universidade de Durham e incluiu colaboradores da Islândia, Noruega e Polónia. Os cientistas examinaram material genético coletado de um lago vulcânico islandês e de uma fonte hidrotermal de águas profundas localizada a mais de dois quilômetros abaixo do Oceano Atlântico Norte.
Aproveitando a diversidade genética da natureza
A natureza é uma das fontes mais ricas de enzimas úteis, mas muitas permanecem desconhecidas. Para descobrir novos candidatos, os investigadores utilizam a sequenciação de ADN de última geração para digitalizar enormes bibliotecas de milhões de potenciais sequências de proteínas.
Ao analisar grandes quantidades de informação genética, a equipe descobriu proteínas até então desconhecidas ligadas a fitas simples de DNA. Essas proteínas também exibem a capacidade incomum de permanecer estáveis sob condições extremas, incluindo temperaturas muito altas, pH extremo e ambientes com alto teor de sal.
Proteínas poderosas com potencial biotecnológico
As proteínas recentemente identificadas foram examinadas detalhadamente usando uma série de métodos laboratoriais. Os cientistas descobriram que estas moléculas são extremamente duráveis e altamente estáveis termicamente, tornando-as ideais para aplicações em biotecnologia e medicina.
Os pesquisadores também determinaram a estrutura tridimensional da proteína em alta resolução. Esta informação estrutural fornece insights sobre como as moléculas funcionam e abre a porta para o refinamento através do design de proteínas.
Melhorar os testes de diagnóstico rápido
Descobriu-se que uma proteína de ligação ao DNA recentemente descoberta melhora os testes de diagnóstico usando amplificação isotérmica mediada por loop (LAMP). Esses testes detectam o material genético de vírus, bactérias ou parasitas sem a necessidade de equipamentos laboratoriais sofisticados.
Com a adição de novas proteínas, o teste LAMP torna-se mais rápido e sensível. Esta melhoria poderia ajudar a melhorar a detecção de RNA viral de patógenos como o SARS-CoV-2, bem como de DNA de outros agentes infecciosos.
Os resultados demonstram o potencial de ambientes extremos como fonte de ferramentas biológicas valiosas.
O professor Ehmke Pohl da Universidade de Durham, pesquisador principal do estudo, disse:”Este trabalho destaca o enorme potencial para a bioprospecção de habitats extremos. Os resultados não são importantes apenas para a bioeconomia, mas também fornecem a base para todos os métodos de inteligência artificial (IA) na previsão da estrutura de proteínas e no design de proteínas. “
Aplicações em biotecnologia e design de proteínas baseado em inteligência artificial
As empresas de biotecnologia estão constantemente à procura de enzimas que possam operar de forma confiável sob condições adversas. As proteínas encontradas em locais como fontes termais ou fontes de águas profundas são particularmente promissoras porque funcionam naturalmente em ambientes hostis.
Essas descobertas também podem contribuir para uma previsão mais ampla de proteínas e pesquisas de design. Os sistemas de inteligência artificial que modelam estruturas proteicas beneficiam-se de um conjunto grande e diversificado de exemplos biológicos reais.
Procurando por mais proteínas e novos diagnósticos
Os investigadores continuam a estudar outras proteínas de ligação ao ADN e identificaram vários candidatos promissores. Os cientistas também estão a desenvolver versões melhoradas destas proteínas e a conceber novos testes LAMP para doenças tropicais negligenciadas, incluindo a leishmaniose e a doença de Chagas. O trabalho foi realizado em colaboração com pesquisadores do Departamento de Ciências Biológicas da Universidade de Durham.
A equipe também está trabalhando com a empresa norueguesa de biotecnologia ArcticZymes para explorar potenciais usos comerciais para a proteína recém-descoberta.
