Como as cordas de um violino ou os tubos de um órgão, as proteínas no corpo humano vibra em diferentes padrões, os cientistas já suspeitavam. Agora, um novo estudo fornece o que os pesquisadores dizem que é a primeira evidência conclusiva de que isso é verdade.
Usando uma técnica que desenvolveu com base em terahertz microscopia de campo próximo, os cientistas da Universidade de Buffalo e Hauptman-Woodward Medical Research Institute (HWI) têm pela primeira vez observada em pormenor as vibrações de lisozima, uma proteína anti-bacteriano encontrado em muitos animais.
A equipe descobriu que as vibrações, as quais foram previamente pensado para dissipar rapidamente, na verdade, persistem em moléculas como o "toque de um sino", disse o professor de física UB Andrea Markelz, PhD, WH0 liderou o estudo.
Estes pequenos movimentos permitem que as proteínas de mudar de forma rápida de modo que eles podem facilmente ligar-se a outras proteínas, um processo que é necessário para o corpo para executar funções biológicas críticas como a absorção de oxigénio, reparação de células e a replicação do ADN, referido Markelz.
A pesquisa abre a porta para toda uma nova maneira de estudar os processos celulares básicos que permitem a vida.
"As pessoas estão tentando medir estas vibrações em proteínas por muitos e muitos anos, desde a década de 1960", disse Markelz. "No passado, a olhar para estes em grande escala, movimentos correlacionados em proteínas foi um desafio que exigiu extremamente ambientes e instalações caras seco e frio."
"Nossa técnica é mais fácil e muito mais rápido", disse ela. "Você não precisa esfriar as proteínas para abaixo de zero ou usar uma fonte de luz síncrotron ou um reator nuclear - todas as coisas que as pessoas têm usado anteriormente para tentar examinar essas vibrações."
Usando uma nova técnica de imagem que eles desenvolveram, os cientistas conseguiram observar e documentar as vibrações de lisozima, uma proteína anti-bacteriano encontrado em muitos animais. Este gráfico visualiza as vibrações em lisozima como é animado pela luz terahertz (representado pela seta onda vermelha). Essas vibrações, que se pensava existir, nunca antes foi descrito com tantos detalhes, disse a pesquisadora Andrea Markelz, um físico UB. Crédito: Andrea Markelz e Katherine Niessen.
Para observar as vibrações de proteínas, a equipe Markelz 'contou com uma característica interessante de proteínas: O fato de que eles vibram na mesma freqüência como a luz que elas absorvem.
Isso é análogo à maneira como copos de vinho tremer e quebrar quando um cantor atinge exatamente a nota certa.Markelz explicado: Vidros de vinho vibrar porque absorvem a energia de ondas sonoras, e a forma de um copo, determina que arremessos de som que pode absorver. Do mesmo modo, as proteínas com estruturas diferentes irão absorver e vibram em resposta à luz de frequências diferentes.
Assim, para estudar vibrações em lisozima, Markelz e seus colegas expuseram uma amostra à luz de diferentes freqüências e polarizações, e mediu os tipos de luz a proteína absorvida.
Esta técnica, desenvolvida com Edward Snell, um cientista de pesquisa sênior da HWI e professor assistente de biologia estrutural na UB, permitiu que a equipe de identificar quais seções da proteína vibrou sob condições biológicas normais.Os pesquisadores também foram capazes de ver que as vibrações sofreu ao longo do tempo, desafiando suposições existentes.
"Se tocar um sino, ele toca há algum tempo, e com um som que é específico para o sino. Esta é a forma como as proteínas se comportam", disse Markelz. "Muitos cientistas já pensou uma proteína é mais parecido com uma esponja molhada de um sino: Se tocar em uma esponja molhada, você não obter qualquer som sustentado."
Markelz disse a técnica da equipe para estudar as vibrações poderiam ser usados no futuro para documentar como inibidores naturais e artificiais parar proteínas do exercício das funções vitais, bloqueando as vibrações desejadas.
"Nós agora podemos tentar compreender os mecanismos estruturais reais por trás desses processos biológicos e como eles são controlados", disse Markelz.
"O sistema celular é simplesmente fantástico", disse ela. "Você pode pensar de uma célula como uma pequena máquina que faz um monte de coisas diferentes - ele sente, faz mais de si mesmo, ele lê e reproduz DNA, e por todas estas coisas ocorram, as proteínas têm que vibrar e interagir uns com os outro ".
Os resultados aparecerão na Nature Communications em 16 de janeiro.
Fonte: Universidade de Buffalo
Imagem em destaque: Usando uma nova técnica de imagem que eles desenvolveram, os cientistas conseguiram observar e documentar as vibrações de lisozima, uma proteína anti-bacteriano encontrado em muitos animais. Este gráfico visualiza as vibrações em lisozima como é animado pela luz terahertz (representado pela seta onda vermelha). Essas vibrações, que se pensava existir, nunca antes foi descrito com tantos detalhes, disse a pesquisadora Andrea Markelz, um físico UB. Crédito: Andrea Markelz e Katherine Niessen.
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