Las cascadas de reacción complejas pueden desencadenarse en sistemas moleculares artificiales: los científicos suizos han construido una enzima que puede penetrar en una célula de mamífero y acelerar la liberación de una hormona. Esto activa un interruptor genético que desencadena la creación de una proteína fluorescente. Los hallazgosfueron reportados por investigadores de la Ingeniería de Sistemas Moleculares del NCCR, liderados por la Universidad de Basilea y ETH Zurich.
La naturaleza depende de las enzimas para acelerar las reacciones bioquímicas intensivas en energía que son necesarias para la preservación de la vida. Sin embargo, las enzimas naturales no son todas igualmente adecuadas para todos los tipos de reacción. Los catalizadores creados artificialmente son mucho más versátiles, ya que pueden promover muchos másprocesos de síntesis química.
Por lo tanto, existe un gran potencial en la introducción de catalizadores artificiales en células y órganos vivos para modificar las funciones celulares a nivel genético o para crear un fármaco a partir de un precursor inofensivo en la propia célula. Sin embargo, tales catalizadores a menudo funcionan solo bajo un estricto controlcondiciones que son casi imposibles de lograr en las células vivas.
Cascada de componentes artificiales
Para superar esta restricción, los investigadores de las Universidades de Basilea Profesor Thomas Ward y Ginebra Profesor Stefan Matile y de ETH Zurich Profesor Martin Fussenegger desarrollaron un catalizador de molécula pequeña que puede controlar un interruptor genético. Si este interruptorestá activado, se activa la función de celda deseada.
Para el estudio actual, los investigadores produjeron una metaloenzima, una proteína biocompatible en la que se incorpora un fragmento de metal catalíticamente activo en este caso, rutenio. Con este método, lograron por primera vez desarrollar una metaloenzima artificial que fuecapaz de penetrar una célula de mamífero.
Una vez en la célula, la metaloenzima, como un caballo de Troya, desplegó su función catalítica y aceleró la producción de una hormona tiroidea particular. Esta hormona activó un interruptor genético sintético que condujo a la creación de una proteína fluorescente llamada luciferasa.
Un nuevo tipo de química en organismos vivos
El estudio, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , demuestra la viabilidad de un enfoque innovador que apunta al desarrollo de las funciones celulares y tiene como objetivo complementar los procesos bioquímicos tradicionales. El trabajo es un buen ejemplo de las oportunidades que ofrece la combinación de biología sintética y química organometálica para el control de las funciones celularesen organismos vivos
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Materiales proporcionado por Universidad de Basilea . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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