Você já pensou sobre como medicamentos realmente aliviar dores ou curar a doença? Cura é um processo complexo e envolve conhecimentos como várias proteínas encontraram na superfície das células do corpo humano converter estímulos externos em sinais biológicos dentro da célula.
"Proteínas de membrana são moléculas de proteína que incorporado na superfície da membrana celular e que desempenham um papel importante na mediação do efeito de drogas,", explica Marta Filizola, professor associado de biologia estrutural e química o Mount Sinai School of Medicine em Nova Iorque, EUA. Seu trabalho de laboratório é focado na compreensão dos processos de sinalização mediados por certas proteínas de superfície da membrana celular chamadas receptores proteína G. Estes interagem com cerca de metade de todas as drogas disponíveis no mercado. Sem os receptores acoplados a proteína G, medicamentos não seriam eficazes porque eles não saberiam seu caminho dentro da célula.
Ainda o exato funcionamento de receptores acoplado à proteína G, a nível molecular é ainda envolta em mistério. Há muito debate sobre quais partes destas proteínas são importantes e como outros aspectos, como sua capacidade de montar (ou oligomerize) na membrana de superfície celular, afectar a sinalização celular. Importantes insights sobre como estas proteínas funcionam em um nível molecular ganharam os cientistas que contribuíram a eles o Prêmio Nobel de química em 2012.
"Os receptores acoplados a proteína G foram relatados para formar complexos oligoméricos em uma variedade de Estados de doença," diz Filizola. "Estou tentando descobrir como estes complexos de proteína processam de sinalização celular assim que nós podemos fazer drogas mais específicas e projetar medicamentos mais eficientes."
Laboratório na Filizola está colocando foco particular sobre receptores opióides – um grupo de receptores G acoplado à proteína que responde aos opióides, medicamentos comumente usados para aliviar a dor. Simulações recentes, criadas em supercomputadores no Texas Advanced Computing Center (TACC), U.S. visam compreender os mecanismos fundamentais da função de receptores opióides. Laboratório na Filizola cria "filmes" as simulações que revelam a forma como as proteínas em constante evolução interagem com moléculas de drogas e outras proteínas. Estes filmes contribuem para um entendimento do nível molecular do mecanismo de ação das drogas em receptores individuais ou oligoméricas. Esta informação é usada para criar medicamentos mais eficientes e parar de efeitos colaterais desagradáveis.
Em um estudo recentemente publicado na PLoS Computational Biology, Filizola examinadas como diferentes drogas podem alterar a forma de um protótipo G receptor acoplado à proteína, assim produzindo respostas biológicas diferentes. Em outro trabalho, aparecendo em PLoS Computational Biology, pesquisadores apresentaram uma metodologia para estimar a força de interação entre os receptores acoplados a proteína G. Filizola espera os resultados de suas simulações e outros estudos ajudarão a formular novas hipóteses sobre como drogas e receptores de proteína função, que os cientistas possam trabalhar na criação de drogas eficazes com efeitos colaterais mínimos. "Os efeitos colaterais são uma questão importante," acrescenta Filizola. "Podemos desenvolver a dor melhor cura medicação nunca, mas se causa um vício, então, quão bom é realmente?"
Além das instalações computação científica no Monte Sinai, Filizola usa o supercomputador de Ranger, no TACC. "Estes não são simulações, que você pode executar no seu desktop. "Temos de observar os movimentos das proteínas por um longo tempo e é fácil de perder para fora em aspectos importantes das interações, ela explica. "Os modelos são apenas aproximações e simulações envolvidas são complexas, mas agora temos acesso para obter informações mais detalhadas sobre os receptores acoplados a proteína G e recursos estruturais no TACC para ajudar com os cálculos necessários."
No futuro, a Filizola planeja estender sua dinâmica molecular simulações até mesmo os maiores complexos supramoleculares para entender melhor sinalização celular. "Drogas mais seguras e eficazes são uma necessidade premente e temos de abordar as complexidades envolvidas rápido."
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