Reflectantes, las proteínas estructurales únicas que dan a los calamares y pulpos la capacidad de cambiar de color y mezclarse con su entorno, se cree que tienen un gran potencial de innovación en áreas tan diversas como la electrónica, óptica y medicina. Los científicos e inventores se han visto obstaculizados en sus intentos de utilizar plenamente los poderes de estas biomoléculas debido a su composición química atípica y su alta sensibilidad a los cambios ambientales sutiles.

En un estudio publicado recientemente en la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , Universidad de California, Los investigadores de Irvine han revelado la estructura de una variante de reflectina a nivel molecular, y han demostrado un método para controlar mecánicamente el ensamblaje jerárquico y las propiedades ópticas de la proteína. Estos hallazgos se consideran pasos clave para explotar muchos de los atributos potencialmente útiles de la familia reflectina.

"Mi laboratorio en la UCI ha trabajado durante mucho tiempo para imitar los poderes de dispersión y reflexión de la luz de los cefalópodos con el objetivo de inventar nuevas clases de tejidos termorreguladores adaptativos y otras tecnologías cotidianas, "dijo el coautor Alon Gorodetsky, Profesor asociado de ingeniería química y biomolecular de la UCI. "Con esta investigación, nos hemos centrado en desarrollar una comprensión fundamental detallada de cómo funcionan las reflectinas a nivel molecular ".

Gorodetsky dijo que los científicos se sienten atraídos por las reflectinas porque, similar a otros materiales a base de proteínas, Ofrecen muchos atributos ventajosos, como el autoensamblaje controlable, respuesta a estímulos, funcionalidad personalizable y compatibilidad con otros sistemas biológicos. Los biomateriales modelo también han demostrado su utilidad para modificar el índice de refracción de las células humanas y apoyar el crecimiento de las células madre neurales.

En su laboratorio de la Escuela de Ingeniería Henry Sameuli de la UCI, Gorodetsky y sus colaboradores utilizaron predicciones bioinformáticas para seleccionar una variante de reflectin, produjo la proteína en bacterias y desarrolló las condiciones de solución para mantenerla en un estado estable.

Luego, los investigadores utilizaron una variedad de herramientas para el análisis de la proteína y sus soluciones, incluyendo simulaciones de dinámica molecular, dispersión de rayos X de ángulo pequeño, y espectroscopia de resonancia magnética nuclear. También probaron los conjuntos de proteínas multiméricas ensambladas con técnicas como la microscopía de fuerza atómica y la microscopía holotomográfica tridimensional. Estos métodos permitieron al equipo evaluar una gama completa de cualidades y propiedades para la variante reflectina.

"A través de nuestros enfoques experimentales y computacionales sinérgicos, pudimos dilucidar la estructura tridimensional de la variante reflectina, estableciendo así una correlación directa entre las características estructurales de la proteína y las propiedades ópticas intrínsecas, ", dijo Gorodetsky." Esta investigación puede verse como un marco conceptual valioso para el uso de esta clase de proteínas en aplicaciones de bioingeniería ".

Gorodetsky dijo que el trabajo de su equipo permitirá nuevas técnicas para procesar materiales basados ​​en reflectina y apunta a nuevas vías para personalizar películas de la proteína a escala nanométrica y micrométrica. lo que sería beneficioso para aplicaciones biofotónicas y bioelectrónicas, así como para inspirar el diseño de materiales poliméricos con capacidades sofisticadas de dispersión de luz. También dijo que el enfoque utilizado en este proyecto podría ayudar a comprender mejor los mecanismos que sustentan la capacidad de los cefalópodos para cambiar de color.