Esta figura ilustra un sensor basado en nanoporos de proteínas para la detección de proteínas en un fluido biológico complejo con precisión de una sola molécula. En el lado izquierdo, el sensor, que es una proteína transmembrana diseñada, Adopta una conformación con un 'bobber' moviéndose en la punta del poro. En el lado derecho, la captura de la proteína de la presa aleja el corcho de la abertura del nanoporo. El compartimento en la parte superior de la membrana contiene suero sanguíneo. Además, se aplica un voltaje entre ambos lados de la membrana para generar una corriente eléctrica, creando una señal que los científicos pueden monitorear y ver cuando una proteína ingresa al nanoporo. Crédito:Jiaxin Sun y Liviu Movileanu.
Como encontrar una aguja en un pajar, Liviu Movileanu puede encontrar una sola molécula en sangre. Movileanu, profesor de la Universidad de Syracuse, y Ph.D. recientemente graduado. El estudiante Avinash Thakur presentará su investigación el lunes, 17 de febrero en la 64a Reunión Anual de la Sociedad Biofísica en San Diego, California. Su nueva tecnología tiene una amplia gama de aplicaciones, desde pruebas de diagnóstico hasta descubrimiento de fármacos.
Movileanu comenzó a "perseguir interacciones proteína-proteína en condiciones similares a las de una enfermedad" después de sus estudios postdoctorales. Como postdoctorado, comenzó a usar nanoporos, diminutos agujeros en las membranas celulares a través de los cuales los científicos disparan corrientes eléctricas. Cuando una molécula individual, como una proteína, entra en el poro, la corriente eléctrica cambia de una manera que permite a los científicos identificar la identidad de la molécula. Pero para comprender cómo interactúan las diferentes proteínas entre sí, necesitaba modificar el sistema. Uno de los desafíos fue que las proteínas agrupadas son demasiado grandes para caber en el nanoporo, donde normalmente tiene lugar la medición. Para superar esto, Thakur y Movileanu fueron a pescar.
Thakur y Movileanu crearon la "pesca" molecular fusionando un receptor modificado que actúa como un "anzuelo y cebo, "a través de una línea corta de proteína flexible", "a una caña y carrete de nanoporos de proteína". Luego agregaron una pequeña proteína extra que actúa como un "corcho" de pesca. Cuando no hay nada en el "anzuelo", se balancea rápidamente dentro y fuera del nanoporo. Sin embargo, cuando algo agarra, deja de moverse, que alerta a los científicos de que hay algo en el "anzuelo". Este ingenioso enfoque les permitió usar un poro que es demasiado pequeño para que grandes complejos de proteínas se conviertan en sensores de interacciones entre proteínas.
A diferencia del cebo de pesca, donde un gusano podría atrapar una trucha o un bagre, El cebo de Thakur y Movileanu es extremadamente específico y totalmente personalizable para encontrar cualquier proteína de interés. e incluso funciona en soluciones complejas como muestras de sangre o biopsias. Esta ingeniería de proteínas precisa tiene un significado práctico en el diagnóstico, y debido a su especificidad, no hay posibles señales falsas positivas producidas por los componentes de una muestra de biofluido compleja. Adicionalmente, Los cálculos con varias de estas "cañas de pescar" pueden revelar la concentración de la proteína de interés en la solución.
"Este sensor tiene perspectivas realistas en muchas áreas biomédicas, ", Dice Movileanu. Podría ampliarse para incluir muchas proteínas para el diagnóstico de enfermedades, descubrir biomarcadores de enfermedades, o encontrar nuevos medicamentos que alteren o mejoren las interacciones de las proteínas. "Demostramos la prueba de concepto, "dijo Movileanu, y el siguiente paso es escalarlo para encontrar las agujas en muchos más pajares.
