Es difícil pensar en un pez con un valor general más alto que la lubina rayada, o el pez roca, como se le conoce en la región de la Bahía de Chesapeake.

Morone saxatilis es apreciado por los pescadores que pescan tanto en agua dulce como en agua salada. Es una especie comercial valiosa, y, por lo tanto, gana un lugar destacado en la sección de mariscos de muchos menús de restaurantes y puestos de pescadería.

Un equipo de científicos de William &Mary dirigido por Myriam Cotten está investigando otra virtud más de la lubina rayada:los peces contienen biomoléculas que se han mostrado prometedoras para su uso terapéutico en la medicina humana.

Cotten, un profesor asociado en el Departamento de Ciencias Aplicadas de la universidad, es coautor de un artículo publicado recientemente, "El cobre regula las interacciones de los péptidos de piscidina antimicrobianos de los mastocitos de los peces con los receptores del péptido formilo y la heparina, " en el Revista de química biológica .

Explicó que los péptidos estudiados en el documento son variedades de armas moleculares utilizadas por el sistema inmunológico de un animal. y producido por mastocitos, glóbulos blancos especializados. En este caso, el animal sujeto es un pez, y por tanto son péptidos de "piscidina".

El documento señala que los peces están sujetos a un aluvión de patógenos:bacterianos, viral, parásitos y hongos. Pez, por supuesto, nadar y respirar lo que a veces puede ser una sopa de patógenos. Alrededor del 65 por ciento de las infecciones comienzan en biopelículas y para mantenerse saludables, Los peces han desarrollado un poderoso sistema inmunológico para combatir las infecciones.

Cotten dice que a menudo trabaja con otros científicos, especialmente cuando se trata de exámenes in vivo:"Hago la investigación fundamental, ¡me encanta! Pero no lo hago in vivo, ", explicó." Por eso es un trabajo colaborativo ".

Por ejemplo, ella dijo que en 2015, después de estudiarlos durante una década, descubrió que sus péptidos podían unir cobre. Fue un descubrimiento importante.

"Los iones de cobre forman radicales, y los radicales pueden atacar moléculas biológicas vecinas, engancharse y dañar ciertos enlaces químicos, ", Explicó Cotten.

Colaboró ​​con Hao Hong en la Universidad de Michigan, quien probó sus péptidos cargados de cobre in vivo aplicados a un tumor canceroso en un ratón. Los resultados, mientras que preliminar, son prometedores, Cotten agregó.

Los radicales cargados de cobre podrían ser una nueva arma importante en las guerras contra los tumores y las infecciones, y los mecanismos descritos en el J. Biol. Chem papel son los siguientes pasos necesarios en el camino hacia los ensayos clínicos. El documento describe los péptidos como navajas suizas que no solo atacan directamente a las bacterias, sino que también activan las células inmunes del organismo huésped para ayudar a combatir las infecciones.

Mientras trabaja para comprender mejor el mecanismo bioquímico de las piscidinas y otras biomoléculas que algún día podrían usarse para combatir infecciones en humanos, Cotten se describe apropiadamente a sí misma como una química biofísica.

"Eso significa que estudio sistemas biológicos con herramientas físicas, ", explicó. La cristalografía es una de las herramientas físicas de referencia para los químicos, pero Cotten estudia las membranas biológicas y observa, "Todo lo que tenga que ver con una membrana, que une una membrana, que apunta a una membrana, es muy difícil de estudiar con cristalografía cuando está unido a esa membrana ".

Por lo tanto, La propia herramienta de Cotten es la resonancia magnética nuclear, o RMN. Continúa su investigación en el laboratorio de RMN en Small Hall en el campus de William &Mary, trabajando con un grupo que incluye al científico investigador Dr. Alex Greenwood, un especialista en RMN, y con el apoyo de fondos de la National Science Foundation.

"La RMN es una de las mejores técnicas para interrogar muestras que no cristalizan, ", Dijo Cotten." Cuando se mira una sustancia antimicrobiana que muy probablemente está atacando las membranas o tal vez tiene objetivos internos, como el ADN, realmente no hay otro método a nivel atómico que no sea la RMN que pueda estudiar muestras no cristalinas ".

La resonancia magnética nuclear es una técnica sensible y exigente, o más bien un conjunto de técnicas. Mucho antes de que ella llegara a William &Mary, Cotten estaba familiarizado con el trabajo de RMN que se estaba llevando a cabo aquí, particularmente el trabajo de Robert Vold, ex miembro de la facultad de los departamentos de física y ciencias aplicadas.

"Cuando era estudiante de posgrado, Estaba asombrado por el trabajo del profesor Vold, ", Dijo Cotten." Todavía tengo montones de sus papeles que imprimí hace 20 años. Y nunca lo conocí hasta que obtuve el trabajo aquí ".

Cotten comenzó a trabajar en el gran laboratorio de imanes en Small Hall, usando el 17.6-tesla, Imán de 750 megahercios que utilizó Vold. Pero no podía simplemente acercarse y poner sus muestras en el imán. Vold, junto con Gina Hoatson y otros usuarios del gran imán, lo había estado utilizando para estudiar muestras no biológicas. El trabajo de Cotten implica el examen de membranas biológicas.

"Cuando vine aquí, el instrumento estaba preparado para materiales. Tuve que comprar nuevas sondas para hacer RMN aquí, " Ella explicó.

A los usuarios de RMN les gusta comparar el imán con un taladro y las sondas con brocas:un taladro puede usar cualquier número de brocas, dependiendo de los materiales. El tipo de "bits" que Cotten necesita para estudiar las membranas se denominan sondas estáticas. Uno de sus colaboradores, Peter Gor'kov del Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético en el estado de Florida, construyó las nuevas sondas para ella.

Las muestras se orientan sobre placas de vidrio y luego entran en la garganta del imán, la bobina. El imán golpea la muestra con un campo magnético. Los núcleos atómicos de la muestra tienen su propio entorno electrónico y resuenan a frecuencias únicas dentro del campo magnético.

La sonda se encuentra dentro del imán, alrededor de dos pies, utilizando ondas de radio para captar la transferencia en el nivel de energía en una señal que, una vez que se decodifica, puede proporcionar una gran cantidad de detalles sobre la estructura molecular de la muestra.

Cotten dice que le "apasiona profundamente" el uso de la RMN porque permite el estudio del movimiento de las moléculas, no solo su estructura. Y el movimiento molecular es muy importante para su comprensión de los fenómenos asociados con las membranas.

"Las moléculas no funcionan estando congeladas en el espacio. Las moléculas se mueven, ", explicó." Si tiene una sustancia que es antimicrobiana, necesita trasladarse a un sitio donde ataca una célula. Cuando está ahí necesita cambiar la estructura de lo que está destinado a dañar ese sitio. Es muy dinámico ".

Cotten y su equipo están trabajando para instalar las nuevas sondas compatibles con biomoléculas en el laboratorio de RMN para continuar el estudio de los péptidos de pescado. que se muestran prometedores para una gama cada vez mayor de aplicaciones clínicas.