Pesquisadores identificaram proteínas ligadoras de DNA previamente desconhecidas em alguns dos lugares mais extremos na Terra e demonstraram que elas podem aprimorar testes médicos rápidos usados para detectar doenças infecciosas.
A equipe internacional foi liderada pela Universidade de Durham e incluiu colaboradores na Islândia, Noruega e Polônia. Os cientistas examinaram material genético coletado de lagos vulcânicos na Islândia e de fontes hidrotermais nas profundezas do oceano Atlântico, localizadas a mais de dois quilômetros de profundidade.
Explorando a Diversidade Genética da Natureza
A natureza é uma das fontes mais ricas de enzimas úteis, no entanto, muitas permanecem inexploradas. Para descobrir novos candidatos, os pesquisadores utilizaram sequenciamento de DNA de próxima geração para vasculhar enormes bancos de dados contendo milhões de sequências de proteínas potenciais.
Ao analisar essa vasta quantidade de informações genéticas, a equipe identificou proteínas desconhecidas que se ligam ao DNA de fita simples. Essas proteínas também mostraram uma habilidade incomum de permanecerem estáveis em condições extremas, incluindo temperaturas muito altas, níveis extremos de pH e ambientes altamente salinos.
Proteínas Robustes com Potencial Biotecnológico
As novas proteínas identificadas foram examinadas em detalhes usando uma variedade de métodos laboratoriais. Os cientistas descobriram que essas moléculas são excepcionalmente duráveis, com alta estabilidade térmica que as torna bem adequadas para aplicações em biotecnologia e medicina.
Os pesquisadores também determinaram as estruturas tridimensionais das proteínas com alta resolução. Essas informações estruturais fornecem insights sobre como as moléculas funcionam e abrem a porta para refiná-las através do design de proteínas.
Aprimorando Testes Diagnósticos Rápidos
Uma das novas proteínas descobertas mostrou capacidade de aprimorar testes diagnósticos que utilizam amplificação isotérmica mediada por loop (LAMP). Esses testes detectam material genético de vírus, bactérias ou parasitas sem requerer equipamentos laboratoriais complexos.
Quando a nova proteína foi adicionada, os testes LAMP se tornaram mais rápidos e sensíveis. Essa melhoria ajudou a aumentar a detecção de RNA viral de patógenos como o SARS-CoV-2, assim como DNA de outros agentes infecciosos.
Os resultados demonstram o potencial dos ambientes extremos como fonte de ferramentas biológicas valiosas.
O investigador principal do estudo, Professor Ehmke Pohl da Universidade de Durham, afirmou: “Este trabalho destaca o enorme potencial do bioprospecto em habitats extremos. Os resultados são importantes não apenas para a bioeconomia, mas também fornecem a base para todos os métodos de Inteligência Artificial (IA) na previsão da estrutura de proteínas e design de proteínas.”
Aplicações em Biotecnologia e Design de Proteínas Orientado por IA
Empresas de biotecnologia estão constantemente em busca de enzimas que possam atuar de maneira confiável em condições exigentes. Proteínas encontradas em locais como fontes termais ou fontes hidrotermais profundas são particularmente promissoras porque funcionam naturalmente em ambientes hostis.
Essas descobertas também podem contribuir para pesquisas mais amplas em previsão e design de proteínas. Sistemas de inteligência artificial que modelam estruturas de proteínas se beneficiam de conjuntos grandes e diversos de exemplos biológicos reais.
Procurando por Mais Proteínas e Novos Diagnósticos
Os pesquisadores continuam a investigar proteínas ligadoras de DNA adicionais, e vários candidatos promissores já foram identificados. Os cientistas também estão desenvolvendo versões aprimoradas das proteínas e projetando novos testes LAMP voltados para doenças tropicais negligenciadas, incluindo leishmaniose e doença de Chagas. Este trabalho está sendo realizado em colaboração com pesquisadores do Departamento de Biosciências da Universidade de Durham.
A equipe também está trabalhando com a empresa de biotecnologia norueguesa ArcticZymes para explorar usos comerciais potenciais para as proteínas recém-descobertas.
