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Amino Acid Designer

Beyond Nature's 20: Design Your Protein!

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What are Non-Natural Amino Acids?

Why revolutionary? Natural amino acids limit what proteins can do. Non-natural ones add: fluorescent tags for imaging, bioorthogonal chemistry (reactions that work only in living cells), protease resistance (drugs last longer), metal binding for catalysis. Trastuzumab deruxtecan (2024 FDA) uses non-natural linkers - $2B+ market!

🎯 Dicas do simulador

📚 Glossário

Amino Acid
Molécula orgânica contendo um grupo amino (NH2) e um grupo carboxila (COOH), servindo como blocos de construção de proteínas. A natureza usa 20 aminoácidos padrão.
Non-Canonical Amino Acid (ncAA)
Qualquer aminoácido além do padrão 20 codificado pelo código genético universal, desenvolvido com propriedades químicas especiais para pesquisa e medicina.
Unnatural Amino Acid (UAA)
Outro termo para aminoácidos não canônicos, enfatizando sua origem sintética ou não natural.
Click Chemistry
Uma classe de reações químicas seletivas e confiáveis ​​que unem moléculas de forma eficiente sob condições amenas. Ganhou o Prêmio Nobel de Química de 2022.
Bioorthogonal Chemistry
Reações químicas que ocorrem dentro dos sistemas vivos sem interferir nos processos bioquímicos nativos.
Antibody-Drug Conjugate (ADC)
Uma terapia direcionada ao câncer que combina um anticorpo (para encontrar células cancerígenas) com uma droga citotóxica (para matá-las), ligados por um conector químico.
Amber Suppression
Uma técnica que reaproveita o códon de parada âmbar (UAG) para codificar um aminoácido não natural, expandindo o código genético.
Orthogonal tRNA
RNA de transferência que não interage com as aminoacil-tRNA sintetases da célula hospedeira, permitindo-lhe transportar apenas aminoácidos não naturais.
Hydrophobicity
Uma medida de quanto um aminoácido evita a água; aminoácidos hidrofóbicos tendem a ficar enterrados dentro de núcleos de proteínas.
Isoelectric Point (pI)
O pH no qual um aminoácido ou proteína não carrega carga elétrica líquida.
Chirality
A propriedade das moléculas existirem como imagens espelhadas não sobreponíveis (como as mãos esquerda e direita). Os aminoácidos naturais são na forma L.
D-Amino Acid
A forma espelhada de um L-aminoácido natural, resistente à degradação enzimática por proteases.
Protease Resistance
A capacidade de um peptídeo ou proteína de resistir à degradação pelas enzimas proteases, prolongando enormemente sua vida útil no corpo.
PET Imaging
Tomografia por emissão de pósitrons, uma técnica de imagem médica que usa marcadores radioativos como aminoácidos marcados com flúor-18.
Peptide Bond
A ligação covalente formada entre o grupo carboxila de um aminoácido e o grupo amino de outro, formando a espinha dorsal das proteínas.
Side Chain (R Group)
O grupo variável ligado ao carbono central de um aminoácido que determina suas propriedades químicas e identidade.
Codon
Sequência de três nucleotídeos no mRNA que especifica um aminoácido específico durante a síntese protéica.
Genetic Code Expansion
Projetar organismos para incorporar aminoácidos adicionais além do padrão 20, adicionando novos sistemas de códon-tRNA-sintetase.

🏆 Figuras-chave

Peter Schultz (2001-present)

Expansão pioneira do código genético, permitindo a incorporação específica do local de aminoácidos não naturais em proteínas usando pares de tRNA/sintetase projetados

Carolyn Bertozzi (2022 Nobel)

Prémio Nobel da Química 2022 pelo desenvolvimento da química bioortogonal – reações que funcionam dentro das células vivas sem perturbar a biologia

Morten Meldal (2022 Nobel)

Prêmio Nobel de Química de 2022 pela descoberta independente da reação de clique de cicloadição de azida-alcino catalisada por cobre (CuAAC)

K. Barry Sharpless (2022 Nobel (2nd))

Cunhou o conceito de 'química de cliques' e compartilhou o Prêmio Nobel de 2022 (seu segundo Nobel) pela química de cliques catalisada por cobre

Jason Chin (2019)

Criou o primeiro organismo sintético (Syn61) com genoma totalmente recodificado, liberando códons para código genético expandido com aminoácidos não naturais

Kevan Shokat (2013-present)

Utilizou a química de aminoácidos não naturais para desenvolver medicamentos covalentes direcionados ao KRAS G12C, uma mutação cancerígena anteriormente “invencível”

🎓 Recursos de aprendizagem

💬 Mensagem aos estudantes

{'encouragement': 'You are exploring the frontier of protein engineering - a field where human creativity extends beyond what 4 billion years of evolution achieved. The scientists who will design the next breakthrough cancer drug or create proteins with abilities nature never imagined are learning right now, just like you.', 'reminder': "Nature built all of life using only 20 amino acid letters. By adding just a few more, scientists have already created 8+ FDA-approved cancer drugs saving thousands of lives. Small additions to nature's toolkit can transform the world.", 'action': 'Start exploring! Select different amino acid types, adjust their properties, and see how the structure changes. Every great protein engineer began by understanding these building blocks.', 'dream': "Perhaps a young chemist in Lagos will design the non-natural amino acid that cures malaria. Perhaps a student in Kabul will create protease-resistant drugs that survive without refrigeration. The future of medicine belongs to those who dare to go beyond nature's 20.", 'wiaVision': "WIA Book believes that the power to design life's building blocks should belong to everyone. From Seoul to Sao Paulo, from Nairobi to Dhaka - this knowledge is your birthright. Free forever, in the spirit of Hongik-ingan."}

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