El desarrollo de tratamientos farmacéuticos es difícil:los médicos y los investigadores saben que un determinado medicamento puede regular funciones particulares. pero es posible que no sepan cómo funciona realmente. Investigadores de la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio (TUAT) han desarrollado un nuevo método simplificado para comprender mejor los mecanismos moleculares que sustentan estas interacciones.

Publicaron su enfoque el 17 de diciembre, 2020 en Química orgánica y biomolecular, una revista de la Real Sociedad de Química del Reino Unido.

"Nos propusimos desarrollar un nuevo método basado en nanopartículas de oro para la identificación de objetivos de pequeñas moléculas bioactivas que agiliza los laboriosos pasos actuales para que podamos descubrir rápidamente cómo funcionan estas moléculas". "dijo Kaori Sakurai, profesor asociado del Departamento de Biotecnología y Ciencias de la Vida de la TUAT.

Las pequeñas moléculas bioactivas son compuestos químicos, como productos farmacéuticos, que se puede administrar fácilmente a las células del cuerpo e interactuar con ellas. Al unirse a proteínas específicas, estas moléculas pueden recablear un proceso biológico para detener o mejorar cualquiera que fuera la función inicial. Por ejemplo, las pequeñas moléculas bioactivas de un agente contra el cáncer se unirán a una proteína en las células cancerosas para inhibir su crecimiento descontrolado. Incluso pueden engañar a las células cancerosas para que realicen una muerte celular programada.

El desafío es que no siempre está claro qué proteínas se están dirigiendo o si hay otras proteínas que pueden causar efectos secundarios no deseados. Usando una tecnología llamada etiquetado de fotoafinidad, los investigadores pueden iluminar las proteínas objetivo y etiquetarlas instantáneamente, capturarlos e identificarlos. Sin embargo, El etiquetado de fotoafinidad requiere mucho tiempo y recursos para desarrollar la etiqueta específica. asegúrese de que esté unido al objetivo correcto en la célula y luego purifique la proteína objetivo etiquetada.

"El etiquetado de fotoafinidad es un enfoque poderoso para el descubrimiento de proteínas diana de moléculas pequeñas, "Dijo Sakurai." Sin embargo, su uso rutinario se ha visto obstaculizado por varios problemas, incluido el etiquetado ineficaz de proteínas y la posterior purificación y las dificultades técnicas para convertir pequeñas moléculas bioactivas en sondas adecuadas ".

El equipo de Sakurai proporcionó previamente una solución al primer problema empleando una nanopartícula de oro como andamio modular en el que se puede diseñar una sonda específica. En el artículo reciente, se enfocaron en desarrollar un proceso de preparación de un solo paso.

Dado que las nanopartículas de oro tienen superficies que pueden contener piezas modulares, los investigadores pueden construir ensamblajes personalizados de manera eficiente simplemente mezclando bloques de construcción, según la coautora del artículo Kanna Mori, estudiante de posgrado en el Departamento de Biotecnología y Ciencias de la Vida de TUAT.

"Las sondas de fotoafinidad se pueden obtener fácilmente a partir de los precursores de la sonda, preensamblado con tres tipos de bloques de construcción, cada uno con un grupo en el que se puede hacer clic, un grupo fotorreactivo y un grupo espaciador soluble en agua, y luego incorporar rápidamente una pequeña molécula de interés a través de la 'química del clic, '", Dijo Mori.

La pequeña molécula fabricada, incluso después de haber sido conjugado con la nanopartícula, se comporta como una molécula parental que se uniría naturalmente a una proteína, y el grupo fotorreactivo reacciona a la irradiación de luz ultravioleta que activa la sonda. Una vez activado, la sonda puede capturar y aislar una proteína diana.

"Demostramos que los precursores de la sonda de fotoafinidad en los que se puede hacer clic proporcionarán un acceso rápido a las sondas de fotoafinidad de diferentes tipos de moléculas pequeñas bioactivas para identificar sus proteínas diana". "Dijo Sakurai.

Próximo, los investigadores planean explorar la utilidad de las sondas de nanopartículas de oro en estudios de identificación de objetivos en células vivas, expandiendo su trabajo para tener en cuenta las condiciones fisiológicas. También planean introducir productos naturales complejos y algunos fármacos en las nanopartículas de oro para comenzar a identificar sus proteínas objetivo desconocidas.