Cientistas da Universidade Estadual de Washington identificaram uma maneira de interferir em uma proteína viral essencial, impedindo que os vírus entrem nas células onde podem causar doenças. A descoberta aponta para uma nova direção potencial para a terapia antiviral no futuro.
Um estudo publicado na revista Nanoescalafocado na identificação e bloqueio de interações moleculares específicas das quais os vírus do herpes dependem para obter acesso às células. O trabalho reuniu pesquisadores da Faculdade de Engenharia Mecânica e Ciência dos Materiais e do Departamento de Microbiologia e Patologia Veterinária.
“Os vírus são muito inteligentes”, disse Jin Liu, autor correspondente do estudo e professor da Escola de Engenharia Mecânica e de Materiais. “Todo o processo de invasão celular é muito complexo e há muitas interações. Nem todas as interações são igualmente importantes – a maioria delas pode ser apenas ruído de fundo, mas há algumas interações que são importantes”.
Compreendendo o processo de fusão de vírus
A equipe estudou uma proteína de “fusão” viral que os vírus do herpes usam para se fundir e entrar nas células, um processo responsável por muitas infecções. Os cientistas ainda têm ideias limitadas sobre como esta proteína grande e complexa muda de forma para permitir a entrada nas células, o que ajuda a explicar por que tem sido difícil desenvolver vacinas contra estes vírus tão disseminados.
Para lidar com essa tarefa, os pesquisadores recorreram à inteligência artificial e à modelagem molecular detalhada. Os professores Prashanth Dutta e Jin Liu analisaram milhares de interações potenciais na proteína para identificar um único aminoácido que desempenha um papel essencial na entrada do vírus. Eles criaram um algoritmo para estudar as interações entre aminoácidos, os principais blocos de construção das proteínas, e depois aplicaram o aprendizado de máquina para classificá-los e identificar os mais influentes.
Usando inteligência artificial para identificar um ponto fraco crítico
Depois de identificar o aminoácido chave, a equipe de pesquisa passou para experimentos de laboratório sob a direção de Anthony Nicol, do Departamento de Microbiologia e Patologia Veterinária. Ao introduzir uma mutação direcionada a este aminoácido, eles descobriram que o vírus não conseguia mais se fundir com as células. Como resultado, o vírus do herpes foi completamente impedido de entrar nas células.
Segundo Liu, o uso de simulações e aprendizado de máquina foi fundamental porque pode levar meses para verificar experimentalmente até mesmo uma única interação. Limitar antecipadamente as interações mais importantes tornou o trabalho experimental muito mais eficiente.
“Foi uma interação entre milhares de interações. Se não modelarmos e fizermos esse trabalho por tentativa e erro, levaria anos para descobrir”, disse Liu. “Combinar o trabalho computacional teórico com experimentos é muito poderoso e pode acelerar a descoberta dessas importantes interações biológicas.”
O que os pesquisadores ainda precisam saber
Embora a equipe tenha confirmado a importância desta interação específica, permanecem muitas questões sobre como a mutação altera a estrutura da proteína de fusão completa. Os pesquisadores planejam continuar usando simulações e aprendizado de máquina para entender melhor como pequenas mudanças moleculares afetam toda a proteína.
“Há uma lacuna entre o que os experimentadores veem e o que vemos nas simulações”, disse Liu. “O próximo passo é como esta pequena interação afeta as mudanças estruturais em maior escala. Isso também é muito desafiador para nós.”
A pesquisa foi conduzida por Liu, Dutta e Nicola juntamente com os estudantes de pós-graduação Ryan Odstrsil, Albina Macchio e McKenna Hull. O financiamento para o projeto foi fornecido pelos Institutos Nacionais de Saúde.
