Nanoporos inovadores de imagem espelhada abrem portas para novas aplicações biomédicas

Pela primeira vez, os pesquisadores fabricaram e caracterizaram com sucesso um nanoporo de imagem espelhada totalmente funcional – um portal molecular construído inteiramente a partir de D-aminoácidos, as formas de imagem espelhada dos blocos de construção naturais das proteínas. Kozhinjampara R. Mahendran no Centro Rajiv Gandhi de Biotecnologia (Índia) em colaboração com a Constructor College e outros parceiros, demonstra não apenas um marco importante na nanociência, mas também abre aplicações biomédicas promissoras, incluindo potenciais terapias contra o câncer.

As proteínas na natureza são quase exclusivamente construídas a partir de L-aminoácidos, enquanto os seus homólogos de D-aminoácidos geralmente desempenham apenas papéis menores. A construção de proteínas inteiras a partir de D-aminoácidos é extremamente desafiadora, mas oferece vantagens impressionantes: tais estruturas de imagem espelhada são frequentemente mais resistentes à degradação e podem interagir de forma diferente com os sistemas biológicos.

Neste estudo, a equipe desenvolveu um peptídeo D sintético estável e bem definido poro chamado DpPorA. Notavelmente, ao modificar a distribuição de carga, eles foram capazes de criar versões superiores desses poros com condutância e seletividade aprimoradas sob diferentes condições salinas.

Experimentos revelaram que esses poros podem detectar um amplo espectro de biomoléculas no nível de molécula única, incluindo peptídeos, açúcares cíclicos, certas proteínas, incluindo uma que é central para a pesquisa da doença de Parkinson. A imagem de fluorescência confirmou que os poros formam canais grandes e flexíveis nas membranas, permitindo o transporte de moléculas dependente do tamanho.

“Nossas simulações forneceram a imagem em nível molecular necessária para provar que esses poros de imagem espelhada são contrapartes exatas de seus análogos naturais, “diz o Prof. Ulrich Kleinekathöfer, Professor de Física na Constructor College em Bremen e co-autor do estudo publicado em Comunicações da Natureza. “Essa compreensão foi essencial para explicar os experimentos e orientará o projeto de variantes de poros melhoradas no futuro”.

As simulações realizadas por cientistas da Constructor College foram fundamentais para verificar a arquitetura do poro da imagem espelhada. Ao comparar o poro D com o seu equivalente L pure, os estudos de dinâmica molecular confirmaram que os dois são reflexões estruturais perfeitas, ao mesmo tempo que explicam diferenças sutis na condutância e seletividade observadas nos experimentos.

“O trabalho computacional deu-nos a confiança de que estávamos de facto a olhar para um verdadeiro poro de imagem espelhada”, explica o Dr. Kalyanashis Jana, investigador de pós-doutoramento no grupo de Kleinekathöfer e igualmente contribuinte do primeiro autor do artigo.

Além da ciência basic, os resultados sugerem um potencial biomédico estimulante. Em estudos celulares, poros de imagem espelhada marcados com fluorescência mostraram fortes efeitos de ruptura da membrana em células cancerígenas mas não teve impacto células normaissugerindo uma citotoxicidade seletiva que um dia poderá ser aproveitada para a terapia do câncer.

O estudo também reflete a continuidade da colaboração científica através de fronteiras e gerações. Tanto Mahendran quanto seu colega Dr. Harsha Bajaj obtiveram seu doutorado com o Prof. Mathias Winterhalter na antiga Jacobs College Bremen (agora Constructor College). Hoje, eles continuam a colaborar com cientistas da Constructor College, exemplificando as redes duradouras de conhecimento que impulsionam o progresso científico.