microscopia criogênica-elétron permitiu aos pesquisadores determinar os blocos básicos de construção de proteínas de príon, incluindo as colocações de seus aminoácidos.
Fonte: Case Western Reserve
A imagem de resolução mais alta de sempre de um príon infeccioso fornece os primeiros dados de nível atômico de como essas proteínas anormais são montadas para causar doenças neurodegenerativas fatais em pessoas e animais — e como elas podem ser potencialmente alvo de novas terapias.
Conduzida pela Case Western Reserve University e pelo National Institutes of Health (NIH), a pesquisa está disponível na Molecular Cell.
"Essas estruturas detalhadas de príon fornecem uma nova premissa para entender e direcionar essas doenças atualmente intratáveis", disse Allison Kraus, autora principal e co-correspondente da pesquisa e professora assistente no Departamento de Patologia da Case Western Reserve School of Medicine. "Agora será muito mais fácil desenvolver e testar hipóteses sobre como os príons são montados como estruturas proteicas altamente infecciosas e mortais.
Ver os blocos básicos de construção dessas proteínas letais, disse ela, fornece uma base para estratégias terapêuticas para bloquear a propagação, o acúmulo e a toxicidade dos príons
Príons são proteínas no tecido cerebral que transmitem suas formas irregulares "desdobradas" para a versão regular da mesma proteína — e são a fonte de doenças mamíferas, incluindo condições humanas como a doença de Creutzfeldt-Jakob (CJD) e sua variante, conhecida como vCJD, bem como síndrome de Gerstmann-Sträussler-Scheinker, entre outras.
Mecanismos semelhantes ao príon ocorrem nas proteínas características suspeitas no desenvolvimento de outras condições neurodegenerativas, incluindo doença de Parkinson, doença de Lou Gehrig (também conhecida como ELA, ou esclerose lateral amiotrófica), encefalopatia traumática crônica (CTE) e doença de Alzheimer.
Embora os casos sejam raros, doenças de prímo podem ser transmitidas entre as pessoas; outros são facilmente transmissíveis entre os animais, como a doença crônica do desomes.
Para este estudo, os pesquisadores imaginaram príons de sucata adaptados a roedores derivados dos cérebros de hamsters clinicamente doentes.
Novo nível de resolução
Usando microscopia criogênica-elétron (crio-EM)— tanto no NIH quanto no Cleveland Center for Structural and Membrane Biology Cryo-Electron Microscopy Core instalações na Case Western Reserve — e um pipeline colaborativo entre os grupos Kraus (CWRU), Byron Caughey (NIH) e Research Technologies Branch (NIH), os pesquisadores foram capazes de determinar aspectos dos blocos básicos de construção dessas proteínas, incluindo a colocação de seus aminoácidos.
Ao suspender os príons no gelo, a tecnologia crio-elétron permitiu que os pesquisadores tirassem milhares de imagens dos conjuntos de proteínas para construir modelos de resolução atômica 3D usando software proprietário.
Essa imagem bem-sucedida de primeira a atingir detalhes de nível atômico de um príon derivado do cérebro abre a porta para uma "resolução semelhante de outras estruturas de príon", disse Kraus. O estudo também obteve imagens de menor resolução de outra cepa distinta que revelou diferenças estruturais entre as duas cepas.
"Acredita-se que existam muitas variações nas estruturas de príon à medida que se relacionam com diferentes doenças", disse Kraus. "Imagens de maior resolução fornecem clareza a muitos aspectos da causa e progressão dessas doenças infecciosas que são causadas exclusivamente na natureza por proteínas — não vírus ou bactérias."
Os coautores da pesquisa são: Forrest Hoyt, Cindi L. Schwartz, Bryan Hansen do Ramo de Tecnologias de Pesquisa rocky mountain laboratories (RML) do NIH, e Efrosini Artikis, Andrew G. Hughson, Gregory J. Raymond, Brent Race, Gerald S. Baron e Caughey do Laboratório de Doenças Virais Persistentes da RML — ambos no Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas do NIH em Hamilton, Hamilton, Montana.
“High-resolution structure and strain comparison of infectious mammalian prions” by Allison Kraus et al. Molecular Cell