Entrevista com… Patrícia F. N. Faísca

Artigo na revista mais prestigiada na área da Biologia Computacional

O artigo “A Simulated Intermediate State for Folding and Aggregation Provides Insights into ΔN6 β2-Microglobulin Amyloidogenic Behavior” publicado em maio na PLoS Computational Biology, a revista mais prestigiada na área da Biologia Computacional, resulta de uma colaboração entre o grupo Protein Folding do Centro de Física da Matéria Condensada da Universidade de Lisboa, o grupo Molecular Modelling and Simulation, integrado no grupo de Química Inorgânica e Teórica do Centro de Química e Bioquímica de Ciências e a Universidade de Harvard. Sílvia G. Estácio, Heinrich Krobath, Diogo Vila-Viçosa, Miguel Machuqueiro, Eugene I. Shakhnovich e Patrícia F. N. Faísca assinam o artigo.

Patrícia F N Faísca, líder do grupo Protein Folding do Centro de Física da Matéria Condensada da Universidade de Lisboa e uma das autoras do artigo publicado na PLoS Computational Biology -  “A Simulated Intermediate State for Folding and Aggregation Provides Insights into ΔN6 β2-Microglobulin Amyloidogenic Behavior” -, em entrevista dá a conhecer este trabalho, que estuda as origens microscópicas, com recurso a simulação computacional, de uma patologia fatal: a amiloidose relacionada com a diálise e que afeta doentes com insuficiência renal grave.

Patrícia F. N. Faísca
Patrícia F. N. Faísca estuda os processos de folding e agregação de proteínas no contexto da biofísica computacional, bem como a relação destes processos com as chamadas patologias conformacionais
Fonte: Cedida por PFNF

Em que é que consiste o estudo?

Patrícia Faísca (PF) - Este estudo explora com recurso exclusivo à simulação computacional a origem molecular de uma doença conformacional designada por amiloidose relacionada com a diálise ou ARD (em inglês DRA ou Dialysis Related Amyloidosis). Esta doença, que afeta a maior parte dos pacientes com mais de dez anos de hemodiálise (cerca de 700.000 em todo o mundo), caracteriza-se pela inflamação e posterior destruição do tecido osteoarticular em consequência da deposição nesses tecidos de fibras amiloides da proteína beta-2-microglobulina (b2m). Compreender a génese molecular desta patologia é, pois, muito importante para encontrar uma solução/cura para a mesma. O nosso estudo explora a fase inicial do mecanismo de amiloidogénese das duas formas da proteína b2m que são encontradas nas fibras amiloides extraídas de doentes post-mortem, a forma wild-type e uma variante truncada que se chama DN6. Um aspeto relevante da fisiologia desta doença é um ligeiro abaixamento de pH (de 7 para 6.2) do líquido sinovial nos doentes de ARD.

Quando é que iniciaram os trabalhos?

PF - Os trabalhos tiveram início em janeiro de 2012 depois de dois elementos da equipa – eu e a Sílvia G. Estácio - termos regressado da “Gordon Research Conference on Protein Folding Dynamics”, que teve lugar nos EUA. Durante essa conferência tivemos oportunidade de ter uma longa conversa com a professora Sheena Radford (Universidade de Leeds, no Reino Unido) sobre a proteína b2m. Explicamos-lhe que tínhamos muito interesse em estender a nossa abordagem metodológica àquele sistema, e foi no contexto dessa conversa que nos foi sugerido o estudo da variante truncada DN6, com a qual ela própria tinha já obtido resultados muito interessantes. Em particular, tinha verificado através de experiências in vitro que um ligeiro abaixamento de pH para 6.2 (tal como o que acontece no líquido sinovial dos doentes de ARD) aumenta substancialmente o potencial amiloidogénico da variante DN6.

Ciências - Como é que surgiu esta colaboração?

PF - Este trabalho envolve duas colaborações. Uma colaboração de longa data entre o grupo liderado por mim e o professor Eugene I. Shakhnovich, da Universidade de Harvard, e uma colaboração local e recente entre o meu grupo e o grupo liderado por Miguel Machuqueiro, ambos da Faculdade. Esta segunda colaboração surgiu muito naturalmente porque os dois grupos da Faculdade têm know-hows complementares - que são ambos necessários para fazer um estudo completo do comportamento da proteína em questão - e interesses científicos convergentes. Em particular, as metodologias usadas e desenvolvidas no meu grupo permitem estudar alterações conformacionais de larga escala (como as que acontecem no folding e agregação de proteínas) enquanto que as metodologias desenvolvidas no grupo do Miguel Machuqueiro permitem avaliar os efeitos de pH na dinâmica de proteínas. Ambos os grupos estão interessados em estudar proteínas envolvidas em patologias humanas como é o caso da b2m.

Como é que tem corrido a investigação?

PF - A investigação correu muito bem. À medida que o tempo foi passando (e passou muito tempo desde que iniciamos a recolha de dados!) fomos obtendo resultados interessantes e consistentes o que contribuiu fortemente para nos encorajar a continuar um projeto que sabíamos a priori ia ser longo. Quando terminámos a análise final de todos os resultados (correspondentes a cerca de um ano e meio de cálculos computacionais) ficámos muito satisfeitos porque ficou claro que tínhamos ali uma “história” científica superinteressante alicerçada num trabalho científico de grande qualidade.

Quais foram os principais resultados alcançados?

PF - Obtivemos uma série de resultados importantes mas o mais interessante de todos foi termos encontrado uma explicação microscópica para o aumento do potencial amiloidogénico da DN6-b2m com o abaixamento de pH. Ou seja, conseguimos explicar porque é que a amiloidose é mais eficaz precisamente nos locais onde se acumula a proteína e onde a inflamação faz baixar o pH. O que acontece é que ao enrolar-se (ao “foldar”) para tentar encontrar o seu estado biologicamente ativo (o chamado estado nativo) a DN6-b2m passa por um estado intermediário que tem propensão a dimerizar iniciando a cascata de agregação. Esse estado é caracterizado pela existência de um região estrutural que se comporta como um “gancho pegajoso” flexível que tem a capacidade de “agarrar” proteínas que adotem uma conformação semelhante à sua e que são abundantes no caso da variante DN6. O que é perverso é que um abaixamento ligeiro de pH de 7 para 6.2 torna este “gancho pegajoso” ainda mais flexível aumentando a sua capacidade de “agarrar” proteínas com mais eficácia formando dímeros mais estáveis e cuja estrutura tem mais potencial para crescer, eventualmente dando origem às fibras amiloides.

Quais são os próximos passos da equipa?

PF - Um ano depois de termos dado início a este trabalho foi publicado na revista New England Journal of Medicine um artigo que reporta a existência de uma outra mutante da beta-2-microglobulina com interesse biomédico. De facto, foi detetada numa (única!) família francesa que sofre de uma amiloidose sistémica e hereditária (com sintomas de neuropatia autonómica) uma nova variante amiloidogénica da b2m. Neste momento já estamos a estudar esta nova mutante e os resultados obtidos até à data são bastante promissores. De facto parecem apontar para a existência de um estado intermediário do folding universal com potencial para desencadear a cascata de agregação em variantes diferentes da b2m.

Quer partilhar algum aspeto curioso ou singular desta investigação?

PF - Esta foi a primeira vez que submetemos para publicação um artigo que se foca numa proteína com interesse médico. Notámos que a competição por novos resultados com potencial para contribuir de forma significativa para a resolução deste problema é absurdamente feroz! É muito difícil fazer passar novas ideias e criar novos paradigmas quando o sistema que estudamos está associado a uma patologia humana.

Quem é Patrícia F. N. Faísca?

Atualmente é professora do Departamento de Física de Ciências e lidera o grupo Protein Folding do Centro de Física da Matéria Condensada da Universidade de Lisboa (CFMCUL), que estuda os processos de folding e agregação de proteínas no contexto da biofísica computacional, bem como a relação destes processos com as chamadas patologias conformacionais. A cientista que trabalha no CFMCUL desde o ano de 2008, colabora com o físico Eugene I. Shakhnovich desde 2006, no contexto de projetos financiados pela FCT. Após ter concluído, em 2002, o doutoramento em Física, na Universidade de Warwick, no Reino Unido, no âmbito do Programa Gulbenkian de Doutoramento em Biologia e Medicina, Patrícia F. N. Faísca foi bolseira de pós-doutoramento da FCT, durante cerca de quatro anos, primeiro na Universidade de Lisboa e mais tarde no Instituto de Tecnologia Química e Biológica da Universidade Nova de Lisboa.

Ana Subtil Simões, Gabinete de Comunicação, Imagem e Cultura
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