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    La enzima artificial puede activar un interruptor genético

    Hágase la luz:una metaloenzima artificial (azul) penetra en una célula de mamífero, donde acelera la liberación de una hormona (esferas de azul a rojo). Esto activa un interruptor genético (círculos con puntas de flecha), que luego conduce a la producción de una proteína indicadora fluorescente (resplandor verde claro alrededor de la célula). Crédito:Universidad de Basilea, Yasunori Okamoto

    Se pueden desencadenar complejas cascadas de reacción 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 luego activa un interruptor genético que desencadena la creación de una proteína fluorescente. Los hallazgos fueron informados por investigadores de NCCR Molecular Systems Engineering, dirigido por la Universidad de Basilea y ETH Zurich.

    La naturaleza depende de las enzimas para acelerar las reacciones bioquímicas que requieren mucha energía y 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 más procesos de síntesis química.

    Por tanto, existe un gran potencial para introducir 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 condiciones estrictamente controladas que son casi imposibles de lograr en células vivas.

    Cascada de componentes artificiales

    Para superar esta restricción, 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 cambio genético. Si este interruptor está 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, consiguieron por primera vez desarrollar una metaloenzima artificial capaz de penetrar en una célula de mamífero.

    Una vez en la celda, la metaloenzima, como un caballo de Troya, desplegó su función catalítica y aceleró la producción de una hormona tiroidea en particular. Luego, esta hormona activó un interruptor genético sintético que condujo a la creación de una proteína fluorescente llamada luciferasa.

    Un nuevo tipo de química en los organismos vivos.

    El estudio, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , demuestra la viabilidad de un enfoque innovador que tiene como objetivo el 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 celulares en organismos vivos.


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