Cientistas da Washington State University descobriram uma maneira de interferir em uma proteína viral fundamental, evitando que os vírus entrem nas células e desencadeiem doenças. Essa descoberta aponta para uma nova possibilidade em 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 utilizam para acessar as células. A pesquisa envolveu a colaboração de especialistas 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 bastante complexo, e há muitas interações envolvidas. Nem todas as interações são igualmente importantes — a maioria pode ser apenas ruído de fundo, mas algumas interações são críticas.”
Compreendendo o Processo de Fusão Viral
A equipe analisou uma proteína de “fusão” viral que os vírus da herpes utilizam para se fundir às células e ingressar nelas, um processo responsável por muitas infecções. Os cientistas ainda têm uma compreensão limitada de como essa proteína grande e complexa muda de forma para permitir a entrada nas células, o que ajuda a explicar por que vacinas para esses vírus são difíceis de desenvolver.
Para enfrentar esse desafio, os pesquisadores recorreram à inteligência artificial e a 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 desenvolveram um algoritmo para examinar as interações entre os 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. Introduzindo uma mutação direcionada nesse aminoácido, descobriram que o vírus não conseguia mais fundir-se com as células. Como resultado, o vírus da herpes foi completamente impedido de entrar nas células.
Segundo Liu, a utilização de simulações e aprendizado de máquina foi essencial, pois testar experimentalmente até mesmo uma única interação pode levar meses. Restringir as interações mais importantes antecipadamente tornou o trabalho experimental muito mais eficiente.
“Foi apenas uma única interação entre milhares de interações. Se não fizéssemos a simulação e realizássemos esse trabalho por tentativa e erro, poderia levar anos para encontrar”, disse Liu. “A combinação do trabalho teórico computacional com os experimentos é muito 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 questões 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 nas simulações”, disse Liu. “O próximo passo é entender como essa pequena interação afeta a mudança estrutural em escalas maiores. Isso também é muito desafiador para nós.”
A pesquisa foi conduzida por Liu, Dutta e Nicola, juntamente com os estudantes de doutorado Ryan Odstrcil, Albina Makio e McKenna Hull. O financiamento para o projeto foi fornecido pelos Institutos Nacionais de Saúde.
