A glicina éo menor aminoa¡cido - um dos blocos de construção das protea­nas. Ele também atua como um neurotransmissor no cérebro, permitindo que os neura´nios se comuniquem entre si e modulando a atividade neuronal. Muitos pesquisadores se concentraram em aumentar os na­veis de glicina nas sinapses para encontrar um tratamento eficaz para a esquizofrenia. Isso poderia ser feito usando inibidores direcionados ao transportador de glicina 1 (GlyT1), uma protea­na que fica nas membranas das células neuronais e éresponsável pela captação de glicina nos neura´nios. No entanto, o desenvolvimento de tais drogas foi dificultado porque a estrutura 3D de GlyT1 não era conhecida.

Para determinar a estrutura de GlyT1, pesquisadores do Instituto Dinamarquaªs de Pesquisa de Neurociaªncia Translacional (DANDRITE), que faz parte da Parceria Na³rdica EMBL para Medicina Molecular, F. Hoffmann-La Roche, EMBL Hamburgo, Universidade de Zurique, Universidade Aarhus, e Linkster Therapeutics uniram forças. "Este projeto exigiu colaboração multidisciplinar e experiência única de diferentes laboratórios ao longo de vários anos", disse Azadeh Shahsavar, primeiro autor do estudo e agora professor assistente da DANDRITE. Ela realizou as medições para o estudo durante seu tempo de pa³s-doutorado no programa de pa³s-doutorado interdisciplinar EMBL (EIPOD), durante o qual ela trabalhou na EMBL Hamburgo, DANDRITE e Roche.

Poul Nissen, Diretor da DANDRITE e pesquisador saªnior do estudo, comenta: "Estamos imensamente gratos pelo esquema EIPOD do EMBL e pela Parceria Na³rdica do EMBL para nos manter no caminho certo por tanto tempo e nos permitir explorar abordagens muito difa­ceis. Gostara­amos não ter tido sucesso sem ele, e sem a persistaªncia de Azadeh, éclaro! "

GlyT1 revelou-se particularmente desafiador de estudar, porque éinsta¡vel quando extraa­do da membrana celular. Para estabiliza¡-lo, os cientistas combinaram várias abordagens, como a criação de variantes mais esta¡veis ​​da protea­na. Para capturar o transportador em um estado clinicamente relevante, a equipe usou um produto qua­mico criado pela Roche que se liga e estabiliza GlyT1 por dentro e projetou um mini-anticorpo sintanãtico (sybody) que o liga por fora.

Os cientistas testaram 960 condições diferentes e conseguiram obter cristais GlyT1 em uma delas. "Os cristais eram muito pequenos e difa­ceis de visualizar. Escolhemos medi-los na linha de luz P14 do EMBL Hamburg, que éadequada para experimentos desafiadores como este", diz Azadeh. O feixe de raios X em P14 éparticularmente forte e focalizado, e seu equipamento possui recursos personalizados para trabalhar com cristais do tamanho de um micra´metro. No entanto, a qualidade dos cristais era varia¡vel, o que tornava a coleta de dados um desafio. Eventualmente, a perseverana§a de Azadeh valeu a pena. “Lembro-me de quando vi a densidade de elanãtrons do inibidor pela primeira vez. Fiquei tão animada que não consegui dormir por duas noites”, diz ela. "Vocaª vive para aqueles momentos gratificantes."

O desafio final foi a análise dos dados . Enquanto os cristais forneciam apenas padraµes de difração fracos devido ao seu tamanho pequeno , os fortes raios X destrua­ram os cristais em menos de um segundo. Um aºnico cristal produziria apenas informações parciais sobre a estrutura, então Azadeh teve que coletar dados de centenas de cristais. "O processamento de uma quantidade tão grande de dados foi possí­vel graças a  infraestrutura exclusiva do EMBL Hamburgo", diz ela. Combinar conjuntos de dados parciais era complexo para o software existente, mas o grupo Schneider da EMBL Hamburgo escreveu um software projetado especificamente para esses casos. Isso permitiu que Azadeh mesclasse conjuntos de dados em uma imagem completa de GlyT1 com resolução de 3,4 a… (1 a…, ou a¥ngstra¶m, éum danãcimo bilionanãsimo de um metro - aproximadamente o tamanho de um a¡tomo ta­pico). “Eu realmente gostei de trabalhar com pessoas com diferentes formações cienta­ficas. Todos contribua­ram com sua experiência única que tornou este estudo possí­vel”, diz Azadeh.

Para Thomas Schneider, Chefe Conjunto de Infraestruturas de Pesquisa do EMBL Hamburgo, o estudo éum exemplo perfeito que destaca a importa¢ncia da excelaªncia cienta­fica e da disponibilidade de infraestruturas de ponta para o progresso da pesquisa. "Para projetos desafiadores como este, temos o prazer de colocar a experiência metodola³gica de nossa equipe para trabalhar e fazer uso total das capacidades tecnologiicas de nossas linhas de luz e instalações de preparação de amostras. O feixe microfocado de alta intensidade produzido pelo sa­ncrotron PETRA III em o campus DESY e o difrata´metro versa¡til de alta precisão que foi desenvolvido em uma colaboração entre a EMBL Hamburg, EMBL Grenoble e a ARINAX foram fundamentais para este projeto. "

Azadeh concorda. “A excelaªncia, a infraestrutura, o hardware e o software fornecidos pelo EMBL são da mais alta qualidade e estãoem constante aprimoramento”, acrescenta.

A análise revelou uma estrutura inesperada de GlyT1. Em contraste com outros transportadores de neurotransmissores, que são ligados por seus inibidores do lado externo da membrana celular, o GlyT1 éligado por seu inibidor do lado interno. "A estrutura foi uma surpresa para nós. Parece que o inibidor de GlyT1 deve primeiro cruzar as membranas celulares antes de acessar GlyT1 de dentro dos neura´nios", disse Roger Dawson, autor saªnior do estudo.

"Essa estrutura fornece um plano para o desenvolvimento de novos inibidores de GlyT1, sejam eles moléculas orga¢nicas ou anticorpos", explica Roger. "O sybody desenvolvido para este estudo liga GlyT1 em um local de ligação anteriormente desconhecido e o bloqueia em um estado no qual não pode mais transportar glicina. Podera­amos usar esse conhecimento para desenvolver medicamentos que visam não apenas GlyT1, mas também outras protea­nas de transporte de membrana o futuro."