Estructura 3-D del transportador de yoduro sintético PB-1A desarrollado por investigadores del IBS. El diseño de PB-1A sigue la forma de un poliedro de 26 caras hecho de triángulos y cuadrados (gris oscuro) con 12 caras que quedan vacías como ventanas (gris claro) para que los iones pasen. Tiene un diámetro de 3,64 nm y las características químicas adecuadas para adaptarse a la membrana celular. Crédito:Instituto de Ciencias Básicas
El intercambio de yoduro (iones de yodo) entre el torrente sanguíneo y las células es crucial para la salud de varios órganos y su mal funcionamiento está relacionado con el bocio. hipo e hipertiroidismo, cáncer de mama, y cáncer gástrico. Investigadores del Centro de Autoensamblaje y Complejidad, dentro del Instituto de Ciencias Básicas (IBS) han ideado nanoestructuras que funcionan como canales para el transporte de yoduro en las membranas celulares. Este estudio, publicado en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense ( JACS ), puede conducir al diagnóstico y tratamiento de los trastornos del transporte de yoduro.
Una proteína conocida como simportador de sodio / yoduro (NIS) media el transporte de yoduro desde el torrente sanguíneo hasta las células tiroideas y otros tejidos. incluidas las glándulas mamarias durante la lactancia, tejidos mamarios cancerosos, y glándulas lagrimales. NIS es una estructura hueca que abarca la altura de la membrana celular a través de la cual el yoduro puede ingresar a las células.
Los científicos del IBS desarrollaron canales iónicos sintéticos que permiten selectivamente el paso de iones cargados negativamente, especialmente yoduros. Con un diámetro de 3,64 nm y las características químicas adecuadas, estos canales llamados cajas de porfirina 1A (PB-1A), encajar en la membrana celular.
PB-1A tiene la forma de un poliedro de 26 caras formado por triángulos y cuadrados, llamado rombicuboctaedro por Arquímedes. Dos tipos de moléculas componen 14 caras del sólido, mientras que las otras caras se dejan vacías para que pasen los iones.
PB-1A tiene la ventaja de ser químicamente estable en solución acuosa y en la membrana celular. Los científicos del IBS encontraron que el PB-1A se inserta naturalmente en la membrana celular, es funcional como canal de iones, y no tóxico para las células.
El yoduro (I-) entra y sale a través de los canales sintéticos PB-1A en la membrana celular. Las células se tratan con proteínas fluorescentes amarillas sensibles al yoduro (células YFP-HEK-293T) que son fluorescentes solo en ausencia de I- (A). Los científicos del IBS observaron que la adición de canales de PB-1A no interfirió con la fluorescencia (B), pero una hora después, cuando agregaron I- (como yoduro de sodio, NaI), la fluorescencia se apagó (C). Luego se eliminó la solución de NaI, y la fluorescencia reapareció después de 30 minutos, indicando que I- se difundió fuera de la celda a través de los canales PB-1A (D). Crédito:Instituto de Ciencias Básicas
El equipo observó que diferentes tipos de iones cargados negativamente pueden atravesar el PB-1A, pero algunos pueden hacerlo mejor que otros. Por ejemplo:transferencia de yoduro aproximadamente 60 veces más eficiente que el cloruro, el ion biológico cargado negativamente más abundante, que es dos veces más selectivo que los canales informados anteriormente. El equipo observó que diferentes tipos de iones cargados negativamente pueden atravesar el PB-1A, pero algunos pueden hacerlo mejor que otros. Por ejemplo:el yoduro se transfiere aproximadamente 60 veces más eficientemente que el cloruro, el ion biológico cargado negativamente más abundante, que es dos veces más selectivo que los canales informados anteriormente. Esta diferencia de eficiencia está relacionada con las moléculas de agua que rodean a los iones y la energía necesaria para extraerlos. es decir, es más fácil para el yoduro eliminar estas moléculas de agua a medida que pasa por el canal, lo que facilita su paso.
El diseño de canales con alta selectividad para iones específicos no es una tarea trivial. "Estamos entusiasmados con estos hallazgos, porque en comparación con los estudios sobre canales de cloruro y canales que transportan iones cargados positivamente, Los canales artificiales selectivos de yoduro rara vez se han informado en la última década. Es más, Los canales que imitan las funciones de NIS son muy interesantes, ya que tienen el potencial de tratar neoplasias tiroideas y no tiroideas, "señala el Dr. ROH Joon Ho, uno de los autores correspondientes de este estudio.
