Un nuevo sistema peptídico para el transporte selectivo de moléculas en células vivas de mamíferos
Un nuevo péptido desarrollado en las Universidades de Bayreuth y Bristol es muy adecuado para el transporte selectivo de moléculas, por ejemplo de sustancias activas y colorantes, a las células de los mamíferos. El péptido se caracteriza por su doble función: Puede entrar en la célula desde el exterior e interactuar allí con un péptido asociado. El péptido asociado debe colocarse previamente en el interior de la célula, exactamente en el lugar en el que las moléculas transportadas van a surtir efecto. El sistema de transporte presentado en la revista Nature Chemical Biology ejemplifica el prometedor potencial del diseño de novo de péptidos y proteínas.
El equipo de autores de Bayreuth (de izquierda a derecha): Prof. Dr. Birte Höcker, Sooruban Shanmugaratnam y Dr. Guto Rhys.
UBT / C. Wißler
En los últimos años, la biomedicina y la farmacología han desarrollado un gran número de sustancias activas capaces de desencadenar, potenciar o inhibir procesos en las células de los mamíferos. Sin embargo, transportar estas sustancias exactamente al lugar donde se necesitan sigue siendo un reto en muchos casos. La situación es similar cuando se trata de marcar con colores determinadas estructuras del interior de las células con fines de investigación o diagnóstico. Es cierto que las células de los mamíferos tienen la capacidad de incorporar sustancias extrañas mediante endocitosis. Pero esto no garantiza en absoluto el transporte hasta el lugar de acción deseado. Un nuevo enfoque de investigación que la bioquímica de Bayreuth, la Prof. Dra. Birte Höcker, está llevando a cabo con su grupo de investigación es el diseño racional de péptidos. Éstos deben ser capaces de penetrar en el interior de la célula desde el exterior y llevar consigo sustancias activas o moléculas de colorante adheridas. Los péptidos adecuados para este fin son más bien pequeños, ya que suelen constar de menos de 30 aminoácidos.
Hasta ahora, sin embargo, el problema ha sido que tales péptidos -precisamente por su simplicidad y pequeño tamaño- no ofrecen muchas aplicaciones posibles. Esto se debe a que sólo hay unas pocas zonas en las diversas estructuras del interior de la célula donde pueden acoplarse y entregar las moléculas que transportan. Esta desventaja ha sido superada por el péptido desarrollado en Bayreuth y Bristol. Se trata de un péptido básico con un alto contenido en aminoácidos de arginina, y tiene dos componentes esenciales para su funcionalidad. Uno de ellos permite que el péptido entre en el interior de la célula, y el otro es capaz de interactuar con un péptido ácido asociado. Este péptido asociado es tal que puede situarse en lugares muy diferentes del interior de la célula mediante métodos bioquímicos establecidos. Una vez que las proteínas, los complejos moleculares de mayor tamaño o los orgánulos han sido marcados con el péptido asociado, pueden ser el objetivo del péptido básico que ha entrado en la célula. Como una llave en una cerradura, el péptido básico se engancha al péptido ácido. La colocación selectiva del péptido ácido asociado se consigue acoplándolo con moléculas que, a su vez, se introducen en el ADN de la célula por transfección.
El equipo de investigación anglo-alemán diseñó los dos péptidos de novo, hasta ahora desconocidos, utilizando métodos de diseño de proteínas asistidos por ordenador. La base de este trabajo fueron los péptidos con estructura enrollada, que estaban descritos en una base de datos de estructuras. A continuación, los péptidos diseñados por ordenador se sintetizaron en el laboratorio. Aquí se utilizaron métodos biofísicos y cristalografía de rayos X para identificar las propiedades y el comportamiento real de los péptidos. Los experimentos con bacterias E. coli y células eucariotas revelaron que el nuevo sistema peptídico es incluso adecuado para transportar otros péptidos y proteínas.
"Nuestras investigaciones ejemplifican cómo el diseño computacional de péptidos y proteínas, su posterior síntesis y caracterización en el laboratorio, así como las pruebas en células vivas pueden entrelazarse cuando se buscan soluciones innovadoras para cuestiones bioquímicas o biomédicas", afirma la Prof. Dra. Birte Höcker, directora del Grupo de Diseño de Proteínas de la Universidad de Bayreuth y autora correspondiente del nuevo estudio. "El nuevo sistema peptídico deja claro que el diseño de novo es un enfoque de investigación prometedor en la búsqueda de métodos que permitan introducir moléculas de fármacos o colorantes en las células de mamíferos de forma selectiva y suave", añade el Dr. Guto Rhys, postdoc del grupo de investigación de Diseño de Proteínas y uno de los tres primeros autores.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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