Um estudo recente publicado na revista *Nature* relatou a criação de um canal iônico de cálcio sintético, projetado do zero usando inteligência artificial. Esta pesquisa, conduzida no Instituto de Design de Proteínas da Faculdade de Medicina da Universidade de Washington, demonstra a viabilidade de construir computacionalmente proteínas transmembranares com funções específicas. O pesquisador de design de proteínas Yulai Liu segura um modelo impresso em 3D ampliado, resultado do trabalho de sua equipe no projeto de um canal de cálcio funcional. Ele está no laboratório de David Baker, no Instituto de Design de Proteínas da Faculdade de Medicina da Universidade de Washington.
"Bioquímicos estudam canais iônicos há décadas, e o debate sobre como eles funcionam é quase tão antigo", disse David Baker, professor de bioquímica. "Nosso objetivo era construir uma nova versão para que os biólogos pudessem controlar com precisão a transdução de sinal celular." A equipe de pesquisa utilizou o programa de IA RFdiffusion, partindo de uma estrutura de filtro seletivo, para construir gradualmente uma proteína de canal completa, capaz de transduzir íons de cálcio especificamente.
Semelhante aos canais de cálcio naturalmente presentes nas membranas das células nervosas e musculares, este canal sintético pode regular o fluxo de íons de cálcio, afetando assim a transdução de sinais elétricos. "Ao construir canais precisamente controláveis, esperamos estudar e, em última instância, manipular o comportamento celular de uma maneira completamente nova", explicou Liu Yulai, pesquisador de pós-doutorado e um dos principais investigadores. A equipe gerou com sucesso sequências de aminoácidos que podem existir de forma estável dentro de uma bicamada lipídica, ajustando suas ferramentas de design.
Os pesquisadores expressaram os canais de cálcio projetados em células de inseto e utilizaram a tecnologia patch-clamp para validação funcional. Os resultados experimentais mostraram que vários canais projetados puderam conduzir íons de cálcio de forma eficaz, com uma seletividade para íons de cálcio até cinco vezes maior do que para íons de sódio. A análise estrutural tridimensional por microscopia crioeletrônica confirmou que a estrutura em nível atômico dos canais sintetizados correspondia de perto ao modelo computacional.
Este método de pesquisa oferece uma nova via para a exploração aprofundada dos mecanismos de seletividade dos canais iônicos. A equipe de pesquisa planeja continuar usando essa estratégia de design para estudar sistematicamente os princípios físicos da passagem de íons metálicos através de proteínas de membrana, princípios que são cruciais para a compreensão de processos como a transdução de sinais neurais e a ativação de células imunológicas.
