Suas descobertas surpreendentes podem transformar a maneira como os cientistas abordam a descoberta de medicamentos e, consequentemente, abrir caminho para a fabricação de medicamentos de nova geração, explica Martin Schmeing, pesquisador principal e professor do Departamento de Bioquímica da Universidade McGill e do Centro de Pesquisa em Biologia Estrutural.
Martin Schmeing e sua equipe estudaram proteínas especiais conhecidas como enzimas de síntese de peptídeos não ribossômicos, que atuam como pequenas máquinas dentro das células. Essas "máquinas" constroem moléculas ao conectar moléculas menores: os aminoácidos. Apesar de décadas de pesquisa, os cientistas não haviam conseguido entender como esses micróbios agiam para formar medicamentos de importância vital.
Para entender esse processo, os cientistas usaram ferramentas de ponta que permitem tirar fotos 3D detalhadas das "máquinas" em dois momentos: antes e depois da ligação dos aminoácidos. Para isso, eles tiveram que separar as "máquinas" para obter melhores "poses" para as fotos e, em seguida, reuni-las novamente.
"Tirar fotos 3D dessas enzimas enormes foi como resolver um quebra-cabeça composto de moléculas", acrescenta Angelos Pistofidis, autor principal e doutorando.
"Este estudo nos exigiu anos de perseverança e causou muitos contratempos, mas os resultados valeram a pena. Pela primeira vez, temos uma prova irrefutável de como essas enzimas funcionam, e seu mecanismo se revela radicalmente diferente do que imaginávamos até agora", afirma Martin Schmeing.
"Nosso trabalho ajuda a desmistificar esse incrível mecanismo natural. Finalmente descobrimos como essas máquinas microbianas montam diferentes elementos para formar esses compostos salvadores. Essa façanha, que exigiu várias décadas de trabalho, é o resultado de um esforço coletivo realizado com nossos parceiros da UCLA."
"Na verdade, os micróbios 'se envolvem em uma corrida armamentista', e acabamos de desvendar o mistério da etapa crucial que lhes permite fabricar essas armas", explica Martin Schmeing.
Ele diz que, originalmente, os cientistas pensavam que o processo envolvia uma catálise básica geral. Agora sabem que o processo ocorre graças a uma estabilização eletrostática no contexto de uma reação concertada.
A próxima geração de medicamentos
A descoberta pode ter impactos consideráveis no futuro da medicina. Ao analisar mais detalhadamente o funcionamento dessas enzimas, poderiam ser exploradas novas vias para fabricar medicamentos de nova geração.
"Essa descoberta abre um mundo de possibilidades, comemora Martin Schmeing. Essas máquinas microbianas já nos oferecem uma mina de tratamentos. Ao entender seus mecanismos, poderíamos projetá-las para criar novos medicamentos personalizados." Os cientistas afirmam que seu estudo representa um avanço significativo. Eles poderiam tornar essas máquinas uma ferramenta de referência para a descoberta de novos medicamentos.
Suas conclusões permitem traçar um novo roteiro para o estudo de outros sistemas biológicos complexos.
"Os métodos inovadores que desenvolvemos para estudar essas enzimas podem nos permitir entender máquinas moleculares semelhantes ainda desconhecidas, que também fabricam medicamentos ou desempenham outras funções", acrescenta Angelos Pistofidis.
"O conhecimento fundamental é importante, defende Martin Schmeing. E, às vezes, resolver os enigmas que a natureza nos apresenta permite abrir portas que nem sabíamos que existiam."
Martin Schmeing e sua equipe ainda não terminaram suas pesquisas. "Embora este estudo esclareça a etapa principal da síntese desses antibióticos, ainda temos muito a aprender com as próximas fotos 3D dessas elegantes máquinas microbianas."
O estudo
O artigo "Structures and mechanism of condensation in nonribosomal peptide synthesis", de Angelos Pistofidis, Pengchen Ma, Zihao Li, Kim Munro, Ken Houk, Martin Schmeing e seus colaboradores da Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA), foi publicado na Nature. Este estudo foi financiado pelos Institutos de Pesquisa em Saúde do Canadá e pelo Fundo de Pesquisa do Québec - Saúde.