Las proteínas, las máquinas moleculares que impulsan los procesos subyacentes a la biología, están hechas de solo 20 bloques de construcción canónicos llamados aminoácidos. Durante casi dos décadas, Los científicos han buscado métodos para diseñar nuevos aminoácidos para construir proteínas.

Un equipo de químicos del Boston College ha desarrollado una tecnología para incorporar con precisión una gama de útiles aminoácidos no canónicos en proteínas elaboradas en eucariotas. la amplia clase de organismos superiores que incluye a los humanos, el equipo informó en la revista Biología química celular .

Aproximadamente hace 15 años, Los científicos vieron por primera vez el potencial de una ingeniería maquinaria genética derivada de bacterias, conocida como pareja aminoacil-tRNA sintetasa / tRNA, para incorporar aminoácidos no canónicos en proteínas producidas en células eucariotas. Pero el método se ha enfrentado a una serie de restricciones técnicas que limitaron su desarrollo generalizado.

El equipo de Boston College superó muchas de esas limitaciones al desarrollar una nueva cepa de la bacteria E. coli que permite la ingeniería sencilla del par aminoacil-tRNA sintetasa / tRNA derivado de bacterias. según el profesor adjunto de química Abhishek Chatterjee, quien lideró el proyecto. Este nuevo enfoque permitió la incorporación de varios aminoácidos no canónicos, incluyendo p-boronofenilalanina, en proteínas producidas en células humanas, así como en la cepa de ingeniería E. coli .

Chatterjee dijo que el equipo estaba sorprendido por la facilidad del nuevo enfoque, que se describe en el nuevo informe "Resucitar el par bacteriano tirosil-tRNA sintetasa / tRNA para expandir el código genético de ambos E. coli y eucariotas ".

"Creando esta novela E. coli la cepa requirió sustituir su pareja de aminoacil-tRNA sintetasa / tRNA nativa con una contraparte de un organismo diferente, lo que anticipamos sería muy difícil, ", dijo." Pero resultó ser bastante factible. Eso abre esta tecnología completa ".

Chatterjee dijo que el equipo buscó crear un nuevo método para diseñar y monitorear las funciones de las proteínas como una forma de expandir la comprensión científica de los procesos que guían las funciones de las proteínas en nuestras células.

"Miles de proteínas están codificadas en el genoma que nos hacen quienes somos, pero sabemos muy poco sobre ese proceso, "dijo Chatterjee." En células humanas, hay aproximadamente 20, 000 genes codificadores de proteínas. Lo que están haciendo y cómo lo están haciendo sigue siendo difícil de estudiar. Uno de los principales problemas es que si quiere saber qué están haciendo, tienes que espiarlos. Necesita adjuntar una sonda que pueda informar sobre lo que está sucediendo ".

La introducción de estas sondas ha resultado difícil, ya que el proceso a menudo daña la proteína diana.

En cualquier celda las proteínas están hechas de 20 aminoácidos, un grupo fijo guiado en orden por instrucciones genéticas.

"La idea es que podamos introducir un nuevo bloque de construcción en las proteínas que la naturaleza no tiene, más allá de los 20 aminoácidos canónicos que usa la naturaleza, ", Dijo Chatterjee." Si podemos hacer eso, tenemos la capacidad de introducir muy específicamente una amplia variedad de funcionalidades no naturales en cualquier sitio de prácticamente cualquier proteína ".

El beneficio inmediato sería ayudar a los investigadores que aún están desentrañando los misterios de la biología celular y la función de las proteínas.

"Podría crear una proteína con un aminoácido no canónico en cualquier sitio elegido, cárguelo con sondas que son muy pequeñas y emiten una señal óptica que indica hacia dónde se dirige, ", Dijo Chatterjee." Podría permitirle manipular cómo funciona la proteína. Podrías introducir límites así que sea lo que sea que esté haciendo la proteína, no puede hacer más. Y podría quitar la sonda usando una señal externa como una luz. Esta tecnología abre numerosas formas nuevas en las que uno puede comenzar a sondear y diseñar la función de las proteínas, lo cual sería muy desafiante de otra manera ".