Os investigadores descobriram proteínas de ligação ao ADN até então desconhecidas em alguns dos locais mais extremos da Terra e demonstraram que podem melhorar os testes médicos rápidos utilizados para detectar doenças infecciosas.
A equipa internacional foi liderada pela Universidade de Durham e incluiu funcionários da Islândia, Noruega e Polónia. Os cientistas estudaram material genético recolhido em lagos vulcânicos na Islândia e em fontes hidrotermais profundas localizadas a mais de dois quilómetros abaixo do Oceano Atlântico Norte.
Diversidade genética da natureza montanhosa
A natureza é uma das fontes mais ricas de enzimas benéficas, mas muitas delas permanecem desconhecidas. Para identificar novos candidatos, os investigadores usaram sequenciação de ADN de última geração para digitalizar enormes bases de dados contendo milhões de potenciais sequências de proteínas.
Ao analisar esta vasta quantidade de informação genética, a equipa identificou proteínas até então desconhecidas que se ligam ao ADN de cadeia simples. Estas proteínas também demonstraram uma capacidade incomum de permanecerem estáveis sob condições extremas, incluindo temperaturas muito altas, níveis extremos de pH e ambientes altamente salinos.
Proteínas confiáveis com potencial biotecnológico
As proteínas recentemente identificadas foram investigadas detalhadamente usando uma série de técnicas laboratoriais. Os cientistas descobriram que estas moléculas são excepcionalmente robustas, com forte estabilidade térmica, tornando-as adequadas para aplicações em biotecnologia e medicina.
Os pesquisadores também determinaram as estruturas tridimensionais das proteínas em alta resolução. Esta informação estrutural fornece informações sobre como as moléculas funcionam e abre caminho para o seu refinamento através da engenharia 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 que usam amplificação isotérmica mediada por loop (LAMP). Esses testes detectam o material genético de vírus, bactérias ou parasitas sem a necessidade de equipamentos laboratoriais sofisticados.
Quando uma nova proteína foi adicionada, os ensaios LAMP tornaram-se mais rápidos e sensíveis. Esta melhoria ajudou a aumentar a detecção de RNA viral de patógenos como o SARS-CoV-2, bem como de DNA de outros agentes infecciosos.
Os resultados demonstram o potencial de condições extremas como fonte de ferramentas biológicas valiosas.
O pesquisador principal do estudo, professor Emke Paul da Universidade de Durham, disse:”Este trabalho destaca o enorme potencial da bioprospecção em habitats extremos. Os resultados não são importantes apenas para a bioeconomia, mas também formam a base para todos os métodos de inteligência artificial (IA) na previsão da estrutura de proteínas e no design de proteínas. “
Aplicações em biotecnologia e design de proteínas baseadas em inteligência artificial
As empresas de biotecnologia procuram constantemente enzimas que possam funcionar de forma confiável sob condições desafiadoras. As proteínas encontradas em locais como fontes termais ou respiradouros oceânicos profundos são particularmente promissoras porque funcionam naturalmente em ambientes hostis.
Essas descobertas também podem contribuir para pesquisas mais amplas em 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.
A busca por mais proteínas e novos diagnósticos
Os investigadores continuam a investigar proteínas adicionais de ligação ao ADN, e vários candidatos promissores já foram identificados. Os cientistas também estão a desenvolver versões melhoradas das proteínas e a desenvolver novos testes LAMP que visam doenças tropicais negligenciadas, incluindo a leishmaniose e a doença de Chagas. Este trabalho está sendo realizado em colaboração com pesquisadores da Faculdade de Ciências Biológicas da Universidade de Durham.
A equipe também está trabalhando com a empresa norueguesa de biotecnologia ArcticZymes para explorar potenciais usos comerciais para as proteínas recém-descobertas.
