Os investigadores identificaram proteínas de ligação ao ADN até então desconhecidas em alguns dos locais mais extremos do mundo e demonstraram que poderiam melhorar os testes médicos rápidos utilizados para detectar 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 na Islândia e de uma fonte hidrotermal de águas profundas localizada a mais de dois quilômetros abaixo do Oceano Atlântico Norte.
Diversidade genética na natureza da mineração
A natureza é uma das fontes mais ricas de enzimas benéficas, mas muitas permanecem desconhecidas. Para descobrir novos candidatos, os investigadores examinam enormes bases de dados contendo milhões de potenciais sequências de proteínas, utilizando sequenciação de ADN de última geração.
Ao analisar esta vasta quantidade de dados genéticos, a equipa identificou proteínas até então desconhecidas que se ligam ao ADN de cadeia simples. Estas proteínas mostram uma capacidade incomum de permanecerem estáveis sob condições extremas, incluindo temperaturas extremamente altas, níveis extremos de pH e ambientes altamente salinos.
Proteínas potentes com potencial biotecnológico
As proteínas recentemente identificadas foram examinadas detalhadamente usando uma série de métodos laboratoriais. Os cientistas descobriram que estas moléculas são excepcionalmente duráveis, com forte estabilidade térmica que as torna adequadas para aplicações em biotecnologia e medicina.
Os pesquisadores também determinaram a estrutura tridimensional da proteína em alta resolução. Esta informação estrutural fornece informações sobre como as moléculas funcionam e abre a porta para refiná-las através do design de proteínas.
Melhorar os testes de diagnóstico rápido
Descobriu-se que uma das proteínas de ligação ao DNA recentemente descobertas melhora os testes de diagnóstico usando amplificação isotérmica mediada por loop (LAMP). Esses testes detectam material genético de vírus, bactérias ou parasitas sem a necessidade de equipamentos laboratoriais complexos.
Quando novas proteínas são adicionadas, os ensaios LAMP tornam-se mais rápidos e sensíveis. Esta melhoria ajudou a detectar RNA viral de patógenos como o SARS-CoV-2, bem como DNA de outros agentes infecciosos.
Os resultados demonstram o potencial de ambientes extremos como fonte de ferramentas biológicas valiosas.
O principal investigador do estudo, Professor Ehmke Pohl da Universidade de Durham, disse:”Este trabalho destaca o enorme potencial da bioprospecção de habitats extremos. Os resultados não são importantes apenas para a bioeconomia, mas também fornecem a base para todas as abordagens de inteligência artificial (IA) para previsão de estrutura de proteínas e design de proteínas. “
Aplicações em biotecnologia e design de proteínas baseado em IA
As empresas de biotecnologia estão constantemente à procura de enzimas que possam funcionar de forma confiável sob condições exigentes. As proteínas encontradas em locais como fontes termais ou fontes de águas profundas são particularmente promissoras porque funcionam naturalmente em ambientes hostis.
Essas descobertas podem contribuir para estudos mais amplos de previsão e design de proteínas. Os sistemas de inteligência artificial que modelam estruturas proteicas beneficiam-se de grandes e diversos conjuntos de exemplos biológicos reais.
Mais proteínas e novos diagnósticos estão sendo explorados
Os investigadores continuam a procurar proteínas adicionais de ligação ao ADN e já identificaram vários candidatos promissores. Os cientistas também estão a desenvolver versões melhoradas da proteína e a conceber novos ensaios LAMP para combater doenças tropicais negligenciadas, incluindo a leishmaniose e a doença de Chagas. Este trabalho está sendo realizado em colaboração com pesquisadores do Departamento de Biociências da Universidade de Durham.
A equipe também está trabalhando com a empresa norueguesa de biotecnologia ArcticZymes para explorar o potencial uso comercial da proteína recém-descoberta.
