Interações proteína-proteína

As proteínas facilitam a maioria dos processos biológicos em uma célula. Isso inclui expressão gênica, crescimento celular, proliferação, absorção de nutrientes, morfologia, motilidade, comunicação intercelular e apoptose.

A expressão proteica é um processo dinâmico que responde a vários estímulos. As proteínas específicas nem sempre podem ser expressas ou ativadas para determinadas tarefas. As células também variam em sua expressão proteica, o que pode complicar o estudo da função proteica no contexto biológico apropriado. No entanto, com investigação e análise cuidadosas, esses desafios podem ser superados.

Antes do final da década de 1990, as análises de função de proteína concentraram-se principalmente em proteínas individuais. No entanto, como a maioria das proteínas deve interagir com outras proteínas para funcionar, elas devem ser estudadas no contexto de seus parceiros interagentes. A publicação do genoma humano e o desenvolvimento da proteômica tornaram essencial o entendimento das interações proteicas e a identificação das redes biológicas para compreender sua função dentro da célula.

Entre os tipos importantes de interações proteicas, incluem-se:

• Interações proteína-ligante
• Interações proteína-DNA
• Interações proteína-proteína (PPIs)

Nas interações proteína-proteína, as proteínas interagem entre si para realizar funções específicas nas células.

Como quase todos os processos biológicos envolvem um ou mais PPIs, estudar essas interações nos ajuda a entender as interações dos mecanismos moleculares dentro desses processos, incluindo: 

Sinalização celular

Muitos processos biológicos, como crescimento celular, diferenciação e apoptose, são regulados por redes de sinalização intrincadas que envolvem interações proteína-proteína. Ao estudar essas interações, os pesquisadores podem entender as rotas de sinalização envolvidas em doenças como o câncer e desenvolver terapias direcionadas que perturbam ou modulam essas rotas.

Atividade enzimática

As enzimas funcionam frequentemente em complexos com outras proteínas, em que as interações proteína-proteína são essenciais para a atividade catalítica. Compreender essas interações pode lançar luz sobre a regulação enzimática, especificidade do substrato e rotas metabólicas, auxiliando na descoberta de medicamentos e engenharia metabólica.

Regulação genética

Fatores de transcrição e proteínas reguladoras geralmente formam complexos para controlar a expressão gênica. Estudar as interações proteína-proteína envolvidas na regulação genética pode revelar os principais agentes no controle transcricional e fornecer informações sobre doenças ligadas à expressão genética desregulada, como diabetes e distúrbios neurodegenerativos.

Tráfego e localização de proteínas

As interações proteína-proteína controlam o tráfego intracelular e a localização de proteínas dentro das células. Ao decifrar essas interações, os pesquisadores podem descobrir os mecanismos subjacentes à segmentação de organela, transporte vesicular e triagem de proteínas, que são cruciais para a homeostase e função celular.

Biologia estrutural

As interações proteína-proteína contribuem para a montagem de complexos macromoleculares com arquiteturas e funções específicas. Utilizando técnicas como cristalografia de raios X e microscopia crioeletrônica, é possível determinar as estruturas desses complexos. Essas análises fornecem insights em nível atômico sobre seus mecanismos de ação e apoiam o design racional de fármacos.

Mecanismos de doença

As interações proteína-proteína com mau funcionamento estão implicadas em inúmeras doenças, incluindo distúrbios neurodegenerativos, doenças autoimunes e doenças infecciosas. Ao estudar essas interações, os pesquisadores podem identificar potenciais alvos terapêuticos e desenvolver medicamentos que perturbam interações nocivas ou estabilizam as benéficas.

As interações proteína-proteína podem ser estudadas com várias técnicas experimentais, cada uma com vantagens e limitações únicas. As informações que esses estudos fornecem dependem do método de análise selecionado. 

Alguns (mas não todos os) métodos de análise PPI mais utilizados incluem:

Os equipamentos Malvern Panalytical têm sido usados em vários estudos que analisam PPIs. Confira alguns exemplos abaixo: 

Quinases do receptor da membrana da planta

A interferometria acoplada à grade (GCI) com o WAVEsystem foi usada para explorar a ligação entre vários receptores de plantas e seus ligantes, e o papel de um correceptor (SERK3). Quando os receptores individuais têm afinidades de ligação significativamente diferentes para seus respectivos ligantes, o ectodomínio SERK3 se liga aos receptores associados ao ligante com cinética de ligação semelhante. 

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Citocinas e seus miméticos

O GCI com o sistema WAVEsystem foi utilizado para analisar interações com "miméticos de receptores" produzidos sinteticamente a partir de receptores de superfície celular, que são frequentemente de interesse como alvos de fármacos. 

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Interações do canal de cálcio com tensão controlada (Ca_v)

A calorimetria de titulação isotérmica (ITC) no MicroCal demonstrou que a alteração da espinha dorsal da proteína pode alterar a interação proteína-proteína em canais de cálcio com tensão controlada. 

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Inibidores baseados em peptídeos das interações proteína-proteína (ITC)

Este artigo revisou os usos do ITC juntamente com outras tecnologias para investigar as características dos peptídeos restritos que inibem as interações proteína-proteína. 

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