Comprender la estructura y el metabolismo de las células y los organismos vivos es esencial para el desarrollo de nuevos fármacos y diagnósticos. La disponibilidad de herramientas químicas que permiten a los científicos editar biomoléculas, como proteínas, con resolución a nivel de átomo han contribuido en gran medida al progreso debiología química
Las proteínas son macromoléculas construidas a partir de un conjunto de veinte aminoácidos químicamente diferentes. Un enfoque clave para modificar proteínas es reaccionar con el átomo de azufre en el aminoácido cisteína. Sin embargo, los métodos actuales siguen siendo problemáticos en términos de eficiencia, selectividad yestabilidad del producto final el "aducto".
Ahora, los laboratorios de Jérôme Waser y Beat Fierz del Instituto de Ciencias e Ingeniería Química de EPFL han desarrollado un nuevo método para modificar las cisteínas en péptidos y proteínas. El método utiliza un grupo de moléculas orgánicas altamente reactivas, las etinilbenziodoxolonas EBX.Lo que hace que los EBX sean altamente reactivos es que contienen un átomo de yodo unido a tres grupos sustituyentes. Esta situación no natural conduce a una alta reactividad en estos llamados reactivos de "yodo hipervalente".
Por primera vez, los investigadores pudieron generar un aducto simple de biomolécula-EBX mientras mantenían su grupo de yodo reactivo en la molécula final. La reacción puede ser realizada fácilmente por un no experto en condiciones fisiológicas estándar.
El producto final son las quimeras reactivas de yodo hipervalente en proteínas que pueden actuar como puntos de unión duales para dos nuevos grupos químicos, abriendo nuevas oportunidades para el estudio de procesos biológicos.
"Se puede introducir una nueva funcionalidad a través de 'clic-química', una reacción bien establecida en biología química", dice Waser. "Usando un catalizador de paladio, se puede lograr otra modificación selectiva en el átomo de yodo reactivo, lo que haríamosllame a una funcionalidad 'biortogonal', ya que no existe en la naturaleza ". Introducir grupos exóticos reactivos en biomoléculas es actualmente una de las herramientas más importantes en biología química, ya que permite el estudio de procesos biológicos sin interferir con ellos".
Los científicos demostraron el potencial del método al introducir un conjunto diverso de grupos químicos en las biomoléculas. Por ejemplo, los científicos utilizaron el asa doble para unir un colorante fluorescente y un grupo fotoprotector en un neuropéptido simultáneamente. Combinarlos mejora la fotoestabilidad del colorantey permite obtener imágenes de alta resolución de una sola molécula de interacciones moleculares.
Más allá de los péptidos, modificaron aún más las proteínas pequeñas, e incluso los complejos de proteínas y ADN grandes, llamados nucleosomas. A medida que los nucleosomas organizan el genoma, etiquetarlos con colorantes fluorescentes puede ayudar a rastrearlos para descifrar cómo la naturaleza regula la expresión génica.
"Lo que desarrollamos aquí es un nuevo método para modificar proteínas basado en estudios fundamentales de reactividad química", dice Fierz. "Ya lo hemos usado para modificar histonas y hemos realizado experimentos de fluorescencia en células vivas. Con estos ejemplos,hemos sentado las bases para una mejor comprensión de los procesos biológicos "
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Materiales proporcionados por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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