El estado de plegamiento de las proteínas en las células vivas a menudo refleja la salud general de la célula. Los científicos australianos han desarrollado una sonda molecular que detecta el estado del proteoma (el conjunto completo de proteínas) midiendo la polaridad del entorno proteico. La señal de fluorescencia de la sonda cuantifica el desdoblamiento y su cambio de color camaleónico mapea las regiones celulares de mayor desdoblamiento. dice el estudio publicado en la revista Angewandte Chemie .

Si las células vivas están estresadas, los mecanismos de síntesis de proteínas y de corrección del plegamiento están desequilibrados. Las proteínas mal dobladas permanecen atascadas, se produce una mayor degradación, y las proteínas inactivas y los restos de proteínas se agregan para formar gránulos y condensados ​​en el citoplasma. Estos agregados juegan un papel importante en las enfermedades neurodegenerativas y el cáncer. Un factor que impulsa la agregación de proteínas mal plegadas parece ser la polaridad:la distribución electrónica en un entorno. Yuning Hong y sus colegas de la Universidad La Trobe de Melbourne y la Universidad de Melbourne, Australia, han diseñado una sonda fluorogénica de dos modalidades para controlar la agregación de proteínas con mayor detalle.

En un modo, la sonda detecta proteínas mal plegadas. Las proteínas correctamente plegadas a menudo se estabilizan mediante puentes formados por el aminoácido cisteína. Estos puentes suelen estar profundamente enterrados, mientras que las proteínas mal plegadas exponen los residuos de cisteína en la superficie. Cuando la sonda se une a la cisteína expuesta por una cadena de proteína mal plegada, la fluorescencia está encendida, explicar los autores.

En el otro modo, la sonda evalúa la polaridad. Los entornos polares indican una distribución electrónica desequilibrada, que se puede medir por la constante dieléctrica. Para medir este parámetro, los investigadores agregaron un grupo químico electrónico "push-pull" a la sonda fluorogénica. Observaron que, en soluciones polares con una constante dieléctrica elevada, la sonda fluorogénica llamada NTPAN-MI emitió su señal de fluorescencia con un cambio de color. Este cambio de color "parecido a un camaleón" indica, por tanto, un cambio de polaridad.

Los autores probaron la sonda NTPAN-MI en una línea celular humana, que enfatizaron agregando medicamentos que interferían con la síntesis y el plegamiento de proteínas. Los científicos observaron fluorescencia normal en células no tratadas, pero fluorescencia brillante cuando las proteínas desplegadas o mal plegadas se acumulan en células tratadas con toxinas o infectadas por virus. Además, el cambio de color señaló la polaridad del entorno y, por tanto, el estado del proteoma de cada compartimento celular. Los investigadores informaron que visualizaron la "carga de proteína desplegada" en el núcleo por primera vez. Los métodos anteriores solo podían medir proteínas desplegadas en el citoplasma.

Con sus dos modos de detección, midiendo el despliegue y la polaridad del entorno proteico, la sonda NTPAN-MI proporciona una imagen más nítida de las respuestas al estrés de las células vivas que la que se puede obtener con sondas unimodales o métodos diferentes. Los autores señalan que su método permitiría a los científicos obtener un conocimiento más preciso de la diafonía de los componentes celulares en respuesta al estrés.