Un método para purificar proteínas con luz

Más suave y eficaz que los procedimientos anteriores

06.03.2025

Las proteínas desempeñan un papel fundamental en las ciencias de la vida, desde la investigación básica y las aplicaciones biotecnológicas hasta el desarrollo y la fabricación de productos farmacéuticos. Científicos de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) han desarrollado un método que se basa en la física y no en la química convencional para obtener las proteínas necesarias para este fin. Utilizando luz ultravioleta de onda corta, invisible para el ser humano, han logrado purificar proteínas a partir de extractos o cultivos celulares. Esta técnica es más eficaz y suave que los métodos anteriores.

Los científicos que se dedican a la biología molecular o a la medicina molecular necesitan proteínas en su forma pura para diversos fines, que sirvan para la investigación o como sustancias activas. Dichas proteínas se aíslan de fuentes naturales o se producen con la ayuda de células modificadas genéticamente.

Para ello, la cromatografía de afinidad es el método elegido desde hace 50 años. En este método, el extracto celular o el medio de cultivo se hace pasar por una columna cromatográfica rellena de un material portador poroso. La proteína objetivo se une a este material portador y se separa de otras proteínas e impurezas mediante lavado con disolvente. Por último, la proteína aislada se separa de la columna utilizando ácidos u otros reactivos auxiliares. Sin embargo, este proceso tiene un inconveniente: la proteína diana purificada puede resultar dañada, sobre todo durante el último paso.

Por ello, un equipo dirigido por Arne Skerra, catedrático de Química Biológica de la TUM, ha desarrollado un nuevo enfoque: "Utilizamos un mecanismo físico en lugar de reactivos químicos. Nuestra tecnología es fundamentalmente diferente del método convencional, ya que es más suave y más eficaz", afirma Arne Skerra.

El "Azo-tag": un apéndice molecular sirve de anclaje

El nuevo método también utiliza una columna de cromatografía rellena de un material portador poroso. Sin embargo, la diferencia estriba en que se colocan luces LED alrededor de la columna y, además, se fija un pequeño apéndice molecular a la proteína diana.

Este accesorio minimalista, denominado Azo-Tag, fue desarrollado por Peter Mayrhofer, Markus Anneser y Stefan Achatz junto con Arne Skerra en la Cátedra de Química Biológica a partir del grupo químico fotosensible "azo-benceno". La etiqueta azo puede cambiar su forma bajo la exposición a la luz y sirve de anclaje molecular para la proteína diana: a la luz del día o en la oscuridad, la proteína diana se une específicamente al material portador de la columna cromatográfica a través de este anclaje. Las demás sustancias contaminantes e impurezas pueden eliminarse por lavado, mientras que la proteína diana con su anclaje queda retenida.

Sin embargo, si a continuación se encienden las luces LED y se irradia la columna con luz UV suave con una longitud de onda de 355 nanómetros, la etiqueta cambia de forma. En pocas palabras, es repelida del material portador, de modo que la proteína diana con su etiqueta azoica es arrastrada fuera de la columna en una forma pura, concentrada e intacta. Aislada de esta forma, la proteína puede utilizarse directamente para estudios posteriores, sin pasos adicionales de purificación.

Más eficaz que la cromatografía convencional y con potencial para un mayor desarrollo

La Cátedra de Química Biológica utiliza ahora regularmente este método y ya ha podido purificar anticuerpos contra el cáncer de mama. Actualmente, se está utilizando en el laboratorio una versión reducida del aparato. La columna cromatográfica mide menos de un centímetro de diámetro, pero el equipo espera que también pueda construirse a mayor escala.

También hay otros planes, dice Arne Skerra, que ha solicitado con sus colaboradores una patente para este novedoso método: "Actualmente estamos trabajando en la automatización de los procesos para hacerlos aún más eficientes, especialmente para el desarrollo de fármacos de alto rendimiento en empresas farmacéuticas o biotecnológicas."

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.

Publicación original

Peter Mayrhofer, Markus R. Anneser, Kristina Schira, Carina A. Sommer, Ina Theobald, Martin Schlapschy, Stefan Achatz, Arne Skerra; "Protein purification with light via a genetically encoded azobenzene side chain"; Nature Communications, Volume 15, 2024-12-18

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