El laboratorio dirigido por Arne Skerra, profesor de Química Biológica, se centra en el diseño de proteínas de unión artificial para aplicaciones terapéuticas. Los resultados de la investigación actual del laboratorio están allanando el camino para el desarrollo de nuevos tipos de proteínas de unión para estructuras biológicas de azúcar, quedesempeñan un papel importante en el cáncer y las enfermedades infecciosas.
Reconocimiento de estructuras biológicas de azúcar
"El reconocimiento de moléculas de azúcar específicas, o los llamados carbohidratos, es de vital importancia en muchos procesos biológicos", explica el profesor Skerra. La mayoría de las células llevan un marcador que consiste en cadenas de azúcar que están unidas al exterior de la membrana celularo a las proteínas de membrana, lo que permite al cuerpo identificar a dónde pertenecen estas células o si ciertas células son extrañas. Los patógenos también tienen estructuras de azúcar propias, o pueden unirse a ellas.
Las proteínas, que realizan una amplia gama de funciones dentro de las células, generalmente tienen una baja afinidad por los azúcares. Por lo tanto, su reconocimiento molecular plantea un desafío. La razón: las moléculas de agua se parecen a las moléculas de azúcar, lo que significa que están básicamente ocultas enel ambiente acuoso de las células. Por lo tanto, el grupo de investigación del Prof. Skerra se propuso diseñar una proteína de unión artificial con una composición química peculiar que facilita la unión a las estructuras biológicas de azúcar.
Un grupo de ácido bórico implementado en una proteína como aminoácido
Los aminoácidos son los componentes básicos de las proteínas. Como norma, la naturaleza solo usa 20 aminoácidos en todos los organismos vivos. "Usando las posibilidades que ofrece la biología sintética, hemos empleado un aminoácido artificial adicional", informa la investigadora Carina ASommer.
"Hemos logrado incorporar un grupo de ácido bórico, que ejerce afinidad intrínseca a las moléculas de azúcar, en la cadena de aminoácidos de una proteína. Al hacer esto, hemos creado una clase completamente nueva de proteína de unión para moléculas de azúcar", Sommerexplica. Esta función artificial de unión al azúcar es superior a las proteínas de unión naturales llamadas lectinas tanto en fuerza como con respecto a posibles especificidades de azúcar.
"La actividad de unión al azúcar del ácido bórico y sus derivados se conoce desde hace casi un siglo", dice el profesor Skerra. "El elemento químico boro es común en la tierra y tiene baja toxicidad, pero hasta ahora ha sido en gran parte inexplorado pororganismos "
"Al utilizar la cristalografía de rayos X, hemos logrado desentrañar la estructura cristalina de un complejo modelo de esta proteína artificial, lo que nos permitió validar nuestro concepto biomolecular", explica el científico Dr. Andreas Eichinger.
El siguiente paso: hacia la aplicación médica
Luego de aproximadamente cinco años de investigación científica fundamental, los hallazgos del laboratorio del Prof. Skerra ahora se pueden aplicar a necesidades médicas prácticas. El Prof. Skerra señala: "Nuestros resultados no solo deben usarse para apoyar el desarrollo futuro de nuevos ligandos de carbohidratosen química biológica, pero también debería allanar el camino para crear agentes de alta afinidad para controlar o bloquear estructuras de azúcar médicamente relevantes en las superficies celulares ".
Tal "agente de bloqueo" podría usarse para condiciones en las que es evidente un fuerte crecimiento celular o cuando los agentes patógenos se unen a las células, por ejemplo en oncología y virología. Si tenemos éxito en bloquear la función de unión al azúcar y en desacelerarAl disminuir el progreso de una enfermedad, esto le daría al sistema inmunitario del paciente el tiempo suficiente para movilizar la defensa natural del cuerpo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :