Nos últimos anos, houve um avanço na biologia estrutural, com uma mudança de foco dos detalhes atomísticos de moléculas individuais para a caracterização de complexos e montagens maiores e, mais recentemente, sua análise em um ambiente nativo - in situ.

Para definir a função molecular in situ, é necessário considerar todos os aspectos do contexto celular e utilizar abordagens integrativas que combinem diferentes tecnologias para capturar propriedades adicionais, como dinâmica estrutural ou forças físicas. À medida que o campo avança nessa direção, será necessário desenvolver novos modelos e conceitos para incorporar e visualizar os diversos tipos de dados.

Uma vez construídos e ajustados adequadamente, os gêmeos digitais de segmentos celulares devem ser capazes de capturar os efeitos sinérgicos das funções moleculares e prever com precisão respostas celulares complexas.

Exemplos de problemas que podem ser abordados incluem a deformação da membrana devido à aglomeração de proteínas, a conformação de mRNPs, o papel de um ambiente local na dobragem de proteínas, como as forças atuam na arquitetura subcelular e se uma pequena molécula será enriquecida em organelas sem membrana ou não.

É importante ressaltar que as informações obtidas não se limitarão à proteína do tipo selvagem em um contexto celular não perturbado, mas esses modelos podem ser aplicados a mutações clinicamente manifestadas ou a mudanças nas condições ambientais.

A habilidade de transformar questões biológicas em algoritmos será crucial para futuros biólogos celulares e estruturais, dada a quantidade de dados disponíveis e a crescente complexidade dos frameworks de modelagem celular.

A próxima geração de pesquisas em biologia estrutural provavelmente abraçará a biologia celular, quantificando com precisão o conteúdo celular no espaço, medindo atividades moleculares dentro das células e simulando interações moleculares em um contexto celular.

Na área da Biologia Estrutural, têm-se observado avanços notáveis nas últimas décadas, impulsionados pela convergência de tecnologias inovadoras.

Alguns dos avanços mais proeminentes e as tendências futuras incluem: a revolução na resolução espacial da Cryo-EM permitiu a obtenção de estruturas de biomoléculas em níveis detalhados sem precedentes, superando as limitações da cristalografia de raios X em muitos casos.

Tomografia Crioeletrônica: proporcionou imagens tridimensionais de complexos macromoleculares em condições mais próximas das nativas, ampliando a compreensão das interações moleculares no contexto celular.

Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN): avanços na RMN permitiram a determinação de estruturas tridimensionais de proteínas em solução, proporcionando insights sobre a dinâmica molecular.

Desenvolvimento de Marcadores e Corantes: a criação de novos marcadores e corantes fluorescentes tem possibilitado a visualização de estruturas biológicas em tempo real e em ambientes in vivo, contribuindo para a compreensão dinâmica dos processos biológicos.

Tendências Futuras: integração de técnicas, a combinação de diferentes técnicas, como Cryo-EM, RMN e microscopia óptica de super-resolução, permitirá uma compreensão mais abrangente das estruturas e funções moleculares em condições fisiológicas relevantes.

Inteligência Artificial e Modelagem Molecular: o uso de algoritmos de aprendizado de máquina e inteligência artificial na análise de dados estruturais facilitará a interpretação rápida e precisa de grandes conjuntos de dados complexos.

Estudos de Dinâmica Molecular em Escala Atômica: avanços em simulações computacionais permitirão explorar a dinâmica molecular em detalhes, incluindo mudanças conformacionais e interações transitórias.

Biologia Estrutural em Ambientes In Vivo: a busca por métodos que possibilitem a observação de estruturas biológicas dentro de organismos vivos será uma área de grande relevância, fornecendo insights sobre a biologia em seu contexto natural.

Desenvolvimento de Novos Métodos Experimentais: a criação de abordagens experimentais inovadoras, como técnicas de resolução temporal ultrarrápida, ampliará as fronteiras da Biologia Estrutural, permitindo a investigação de eventos moleculares em escalas de tempo mais curtas.

Em resumo, a Biologia Estrutural continua a evoluir, impulsionada por avanços tecnológicos e pela interdisciplinaridade entre diversas áreas científicas, prometendo revelar detalhes cada vez mais precisos sobre as estruturas e dinâmicas das macromoléculas biológicas.