Cientistas da Washington State University descobriram uma forma de interferir em uma proteína viral crucial, impedindo que os vírus entrem nas células, onde podem causar doenças. Essa descoberta aponta para uma nova direção potencial para terapias antivirais no futuro.
O estudo, publicado na revista Nanoscale, concentrou-se em identificar e bloquear uma interação molecular específica que os vírus da herpes dependem para acessar as células. A pesquisa foi conduzida por uma equipe que incluía pesquisadores da Escola de Engenharia Mecânica e de Materiais e do Departamento de Microbiologia Veterinária e Patologia.
“Os vírus são muito inteligentes”, afirmou Jin Liu, autor correspondente do estudo e professor na Escola de Engenharia Mecânica e de Materiais. “Todo o processo de invasão das células é muito complexo e envolve muitas interações. Nem todas as interações são igualmente importantes – a maioria delas pode ser apenas ruído de fundo, mas algumas interações são críticas.”
Compreendendo o Processo de Fusão Viral
A equipe investigou uma proteína de “fusão” viral que os vírus da herpes utilizam para se fundir e entrar nas células, processo essencial para muitas infecções. Os cientistas ainda possuem uma compreensão limitada sobre como essa proteína grande e complexa altera sua forma para possibilitar a entrada nas células, o que ajuda a explicar por que vacinas para esses vírus amplamente disseminados têm sido difíceis de desenvolver.
Para enfrentar esse desafio, os pesquisadores recorreram à inteligência artificial e simulações moleculares detalhadas. Os professores Prashanta Dutta e Jin Liu analisaram milhares de interações potenciais dentro da proteína para identificar um único aminoácido que desempenha um papel essencial na entrada viral. Eles criaram um algoritmo para examinar interações entre aminoácidos, os componentes básicos das proteínas, e em seguida aplicaram aprendizado de máquina para filtrar e identificar as mais influentes.
Utilizando IA para Identificar um Ponto Fraco Crítico
Após identificar o aminoácido chave, a equipe de pesquisa passou para experimentos em laboratório liderados por Anthony Nicola, do Departamento de Microbiologia Veterinária e Patologia. Ao introduzir uma mutação direcionada nesse aminoácido, descobriram que o vírus não conseguia mais se fundir com as células. Como resultado, o vírus da herpes foi bloqueado de entrar nas células completamente.
De acordo com Liu, o uso de simulações e aprendizado de máquina foi essencial, pois testar experimentalmente até mesmo uma única interação pode levar meses. Reduzir previamente as interações mais importantes tornou o trabalho experimental muito mais eficiente.
“Foi apenas uma interação de milhares de interações. Se não tivéssemos feito a simulação e, em vez disso, tivéssemos realizado esse trabalho por tentativa e erro, poderia ter levado anos para encontrar”, disse Liu. “A combinação do trabalho teórico computacional com os experimentos é tão eficiente e pode acelerar a descoberta dessas interações biológicas importantes.”
O Que os Pesquisadores Ainda Precisam Aprender
Embora a equipe tenha confirmado a importância dessa interação específica, muitas perguntas permanecem sobre como a mutação altera a estrutura da proteína de fusão completa. Os pesquisadores planejam continuar utilizando simulações e aprendizado de máquina para entender melhor como pequenas mudanças moleculares reverberam por toda a proteína.
“Há uma lacuna entre o que os experimentalistas veem e o que podemos observar na simulação”, afirmou Liu. “O próximo passo é como essa pequena interação afeta a mudança estrutural em escalas maiores. Isso também é um grande desafio para nós.”
A pesquisa foi realizada por Liu, Dutta e Nicola, juntamente com os doutorandos Ryan Odstrcil, Albina Makio e McKenna Hull. O financiamento para o projeto foi fornecido pelos Institutos Nacionais de Saúde.
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