Los químicos han desarrollado un nuevo y poderoso método para unir selectivamente químicos a proteínas, un avance importante en la manipulación de biomoléculas que podría transformar la forma en que se desarrollan los medicamentos, se sondean las proteínas y se rastrean y se obtienen imágenes de las moléculas.
La nueva técnica, denominada marcación química activada redox ReACT, se describe en la edición del 10 de febrero de la revista ciencia . Desarrollado en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía Berkeley Lab, podría cambiar fundamentalmente el proceso de bioconjugación, el proceso mediante el cual los productos químicos y las etiquetas se adhieren a las biomoléculas, en particular a las proteínas.
"Básicamente, hemos inventado un nuevo tipo de navaja suiza química para proteínas, la primera que puede usarse para el aminoácido esencial y natural metionina", dijo el investigador principal del estudio, Christopher Chang. "Este método ReACT puede incorporarseen una variedad de herramientas diferentes dependiendo de lo que necesite hacer. Puede mezclar y combinar diferentes reactivos para una variedad de aplicaciones ".
Chang y el científico de la facultad de Berkeley Lab F. Dean Toste dirigieron este trabajo como parte del Programa de Catálisis en la División de Ciencias Químicas de Berkeley Lab. Chang también es Investigador del Instituto Médico Howard Hughes.
Engancharse a una nueva proteína
Toste comparó el proceso de bioconjugación con enganchar la carga en la parte trasera de una camioneta.
"Esa carga se puede usar para muchos propósitos", dijo. "Puede entregar medicamentos a las células cancerosas, o puede usarse como un dispositivo de rastreo para monitorear los movimientos del camión. Incluso podemos modificar el camión y cambiarlo auna ambulancia. Este cambio se puede hacer de varias maneras, como reconstruir un camión o instalar un nuevo enganche ".
La bioconjugación tradicionalmente se basa en el aminoácido cisteína, que es altamente reactiva. La cisteína se usa a menudo como punto de unión para etiquetas y grupos químicos porque es uno de los dos aminoácidos que contienen azufre, proporcionando un ancla para la química ácido-base yfacilitando la modificación.
Pero la cisteína a menudo está involucrada en la función real de las proteínas, por lo que "enganchar carga" crea inestabilidad y altera su función natural.
Por esta razón, las personas han estado buscando formas de eludir la cisteína, y naturalmente recurrieron a la metionina, el único otro aminoácido de azufre disponible. Sin embargo, la metionina tiene un átomo de carbono adicional unido a su azufre, que bloquea la mayoría de los problemas.Los investigadores desarrollaron un nuevo enganche utilizando un proceso llamado química de oxidación-reducción que permite que la carga se adhiera al azufre de metionina con este carbono adicional aún adherido.
El potencial de una navaja química suiza
Un beneficio clave de la metionina es que es un aminoácido relativamente raro, lo que permite a los investigadores apuntarlo selectivamente con menos efectos secundarios y menos impacto en la biomolécula.
Pusieron a ReACT a prueba sintetizando un conjugado anticuerpo-fármaco para resaltar su aplicabilidad a terapias biológicas. También identificaron la enzima metabólica enolasa como un objetivo terapéutico potencial para el cáncer, lo que demuestra que la herramienta podría ayudar a localizar nuevos objetivos paradescubrimiento de medicamento.
A largo plazo, dicen los investigadores, esta nueva herramienta de bioconjugación podría usarse en :
"Este método también podría aumentar la funcionalidad de los organismos vivos mediante la modificación directa de proteínas naturales para mejorar su estabilidad y actividad sin crear un organismo modificado genéticamente que dependa de la edición de genes", dijo Chang. "Podría tener implicaciones para la producción sosteniblede combustibles, alimentos o medicamentos, así como en biorremediación ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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