Pesquisadores da Universidade de Cambridge, do Google Research e da Universidade de Mila£o usaram técnicas de aprendizado de ma¡quina para prever como as protea­nas, particularmente aquelas implicadas em doenças neurolégicas, mudam completamente suas formas em questãode microssegundos.

Eles descobriram que quando o beta-amila³ide, uma protea­na-chave implicada na doença de Alzheimer, adota uma coleção de formas desordenadas, na verdade torna-se menos prova¡vel que se junte e forme os aglomerados ta³xicos que levam a  morte das células cerebrais.

Os resultados , relatados na revista Nature Computational Science , podem ajudar no desenvolvimento futuro de tratamentos para doenças que envolvem protea­nas desordenadas, como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson.

“Estamos acostumados a pensar em protea­nas como moléculas que se dobram em estruturas bem definidas: descobrir como esse processo acontece tem sido um grande foco de pesquisa nos últimos 50 anos”, disse a professora Michele Vendruscolo do Centro de Doena§as de Misfolding de Cambridge, que liderou a pesquisa. “No entanto, cerca de um tera§o das protea­nas em nosso corpo não se dobram e, em vez disso, permanecem em formas desordenadas, como um macarra£o na sopa”.

Nãosabemos muito sobre o comportamento dessas protea­nas desordenadas, uma vez que os manãtodos tradicionais tendem a resolver o problema de determinar estruturas esta¡ticas, não estruturas em movimento. A abordagem desenvolvida pelos pesquisadores aproveita o poder da infraestrutura de computação em nuvem do Google para gerar um grande número de trajeta³rias curtas. “Extensas simulações de computador nos permitem capturar os movimentos emnívelmolecular de milhares de ca³pias de uma protea­na em paralelo e reproduzi-los como um filme”, disse o co-autor, Dr. Kai Kohlhoff, do Google Research.

Os tipos de movimentos mais comuns aparecem várias vezes nesses filmes, tornando possí­vel definir as frequências pelas quais protea­nas desordenadas saltam entre diferentes estados.

“Ao contar esses movimentos, podemos prever quais estados a protea­na ocupa e com que rapidez ela faz a transição entre eles”, disse o primeiro autor Thomas La¶hr, do Departamento de Quí­mica Yusuf Hamied de Cambridge.

Os pesquisadores focaram sua atenção no pepta­deo beta-amila³ide, um fragmento de protea­na associado a  doença de Alzheimer, que se agrega para formar placas amila³ides no cérebro de indivíduos afetados. Eles descobriram que o beta-amiloide salta entre estados amplamente diferentes milhões de vezes por segundo, sem nunca parar em nenhum estado particular. Essa éa marca registrada da desordem, e a principal razãopela qual a beta-amiloide foi considerada "impossí­vel de ser tratada" atéagora.

“O movimento constante do beta-amiloide éum dos motivos pelos quais tem sido tão difa­cil de atingir - équase como tentar pegar fumaa§a com as ma£os”, disse Vendruscolo.

No entanto, ao estudar uma variante do beta-amiloide, em que um dos aminoa¡cidos émodificado por oxidação, os pesquisadores obtiveram um vislumbre de como torna¡-lo resistente a  agregação. Eles descobriram que o beta-amiloide oxidado muda de forma ainda mais rápido do que sua contraparte não modificada, fornecendo uma justificativa para explicar a tendaªncia diminua­da de agregação da versão oxidada.

“Do ponto de vista qua­mico, esta modificação éuma pequena alteração. Mas o efeito sobre os estados e as transições entre eles édra¡stico ”, disse La¶hr.

“Ao tornar as protea­nas desordenadas ainda mais desordenadas, podemos evitar que elas se autoassociam de maneiras aberrantes”, disse Vendruscolo.

A abordagem fornece uma ferramenta poderosa para investigar uma classe de protea­nas com movimentos rápidos e desordenados, que permaneceram elusivas atéagora, apesar de sua importa¢ncia na biologia e na medicina.