Descoberta de estrutura inesperada de colágeno mostra maior diversidade do que se acreditava anteriormente

O colágeno, a proteína mais abundante do corpo, tem sido vista há muito tempo como um componente estrutural previsível dos tecidos. No entanto, um novo estudo liderado por Jeffrey Hartgerink e Tracy Yu, da Universidade de Rice, em colaboração com Mark Kreutzberger e Edward Egelman na Universidade da Virgínia (UVA), desafia essa noção, revelando uma confirmação inesperada na estrutura de colágeno que poderia reformular a pesquisa biomédica.

Os pesquisadores usaram crio-microscopia eletrônica (crio-EM) para determinar a estrutura atômica de uma montagem de colágeno embalada que se desvia da torção sobre-helicoidal destra tradicionalmente aceita. Publicado em 3 de fevereiro em Ciência Central da ACSo estudo sugere que a diversidade estrutural do colágeno pode ser maior do que se acreditava anteriormente.

“Este trabalho muda fundamentalmente a maneira como pensamos sobre colágeno”, disse Hartgerink, professor de química e bioengenharia. “Durante décadas, assumimos que as hélices triplas de colágeno sempre seguem um paradigma estrutural rigoroso. Nossas descobertas mostram que as assembléias de colágeno podem adotar uma gama mais ampla de conformações do que se pensava anteriormente”.

Revelando uma nova conformação de colágeno

Para explorar a montagem do colágeno em nível atômico, a equipe de pesquisa projetou um sistema de peptídeos auto-montagens com base na região do tipo colágeno do C1Q, uma proteína imunológica-chave. Eles então usaram o Cryo-EM, uma tecnologia que permite aos cientistas visualizar biomoléculas em detalhes sem precedentes, para analisar a estrutura dos peptídeos montados. O modelo resultante revelou um desvio da reviravolta sobre-helétrica canônica.

Essa conformação inesperada permite interações moleculares únicas, incluindo empilhamento hidroxiprolina entre hélices adjacentes e formação de uma cavidade hidrofóbica simétrica. Tais recursos sugerem que os conjuntos colágenos podem ser muito mais diversos estruturalmente do que se acreditava anteriormente.

“A ausência da reviravolta sobre -hélica permite interações moleculares não vistas antes em colágeno”, disse Yu, ex -estudante de pós -graduação da Hartgerink, que agora é pesquisador de pós -doutorado da Universidade de Washington.

Kreutzberger, o primeiro autor deste estudo, disse que essa descoberta realmente questiona crenças anteriores. “Ele desafia o dogma de longa information sobre a estrutura do colágeno e abre a porta para reexaminar seus papéis biológicos”, disse Kreutzberger.

Significado para medicina e biomateriais

As implicações dessa descoberta podem se estender além da biologia basic. O colágeno não é apenas uma proteína estrutural – desempenha papéis essenciais na sinalização celular, função imunológica e reparo de tecidos.

Ao obter uma compreensão mais profunda da variabilidade estrutural do colágeno, os pesquisadores podem desbloquear novas idéias sobre doenças em que a montagem do colágeno é comprometida, incluindo a síndrome de Ehlers-Danlos, fibrose e certos tipos de câncer.

Além disso, este trabalho estabelece as bases para inovações em biomateriais e medicina regenerativa. Ao aproveitar as propriedades estruturais únicas dessa conformação recém -identificada de colágeno, os cientistas podem projetar novos materiais para cicatrização de feridas, engenharia de tecidos e administração de medicamentos.

Avanço de Crio-EM na Biologia Estrutural

Apesar da onipresença do colágeno na biologia humana, o estudo de suas estruturas de ordem superior em alta resolução tem sido um desafio. Técnicas tradicionais, como cristalografia de raios X e difração de fibra, forneceram informações valiosas, mas não conseguiram capturar o empacotamento de colágeno em conjuntos complexos. O Cryo-EM, no entanto, superou essas limitações, permitindo que a equipe de pesquisa visualize a intrincada arquitetura do colágeno em novos detalhes.

“Nossa pesquisa refina nossa compreensão de Colágeno e destaca a importância de reexaminar outras estruturas biológicas anteriormente consideradas bem compreendidas “, disse Egelman, autor de correspondência de estudo.

Co-autores adicionais do estudo incluem Michael Purdy, da UVA; Thi Bui e Maria Hancu, do Departamento de Química de Rice; Tomasz Osinski, da Universidade do Sul da Califórnia; e Peter Kasson, do Instituto de Tecnologia da Geórgia.