Los químicos desarrollaron un método para detectar cambios en las proteínas que pueden indicar las primeras etapas del cáncer. Alzheimer diabetes y otras enfermedades importantes. Angewandte Chemie publicó el trabajo, dirigido por químicos de la Universidad de Emory y la Universidad de Auburn. Los resultados ofrecen una estrategia novedosa para estudiar los vínculos entre modificaciones proteicas únicas y diversas patologías.

"El conocimiento que obtenemos con nuestro nuevo, El método químico tiene el potencial de mejorar la capacidad de detectar enfermedades como el cáncer de pulmón antes, cuando el tratamiento puede ser más eficaz, "dice Monika Raj, autor principal del artículo y profesor asociado de química de Emory. "Una comprensión detallada de las modificaciones de proteínas también puede ayudar a orientar tratamiento dirigido a los pacientes para mejorar la eficacia de un fármaco contra el cáncer ".

Los investigadores proporcionaron una prueba de concepto para usar su método para detectar modificaciones de proteínas individuales, o monometilación. Sus experimentos de laboratorio se realizaron con la proteína lisina expresada de E. coli y otros organismos no humanos.

La lisina es uno de los nueve aminoácidos esenciales que son fundamentales para la vida. Después de que la lisina se sintetiza en el cuerpo humano, cambios en la proteína, conocido como metilación, puede ocurrir. La metilación es un proceso bioquímico que transfiere un átomo de carbono y tres átomos de hidrógeno de una sustancia a otra. Tales modificaciones pueden ocurrir en una sola (monometilación), formas dobles (dimetilación) o triples (trimetilación). La desmetilación invierte estas modificaciones.

Los pequeños ajustes de metilación y desmetilación regulan los interruptores biológicos de encendido y apagado para una serie de sistemas en el cuerpo, como el metabolismo y la producción de ADN.

"En un estado normal, el proceso de metilación crea modificaciones que son necesarias para mantener su cuerpo funcionando y saludable, "dice Ogonna Nwajiobi, un doctorado en Emory estudiante de química y primer autor del artículo. "Pero el proceso puede ser secuestrado, creando modificaciones que pueden conducir a enfermedades ".

Modificaciones a lisina, en particular, él añade, se han relacionado con el desarrollo de muchos cánceres y otras enfermedades en humanos.

Sriram Mahesh, de la Universidad de Auburn es coautor del artículo. Xavier Streety, también de Auburn, es coautor.

El laboratorio Raj, que se especializa en el desarrollo de herramientas de química orgánica para comprender y resolver problemas en biología, quería idear un método para detectar marcas de monometilación en lisina que han sido expresadas por un organismo. La monometilación es especialmente difícil de detectar, ya que deja cambios insignificantes en la masa, carga u otras características de una modificación de lisina.

Los investigadores idearon sondas químicas, iones de diazonio ricos en electrones, que se acoplan solo con sitios de monometilación en ciertas condiciones biocompatibles que pueden controlar, incluyendo un nivel de pH y una densidad de electrones particulares. Utilizaron técnicas de espectroscopia de masas y resonancia magnética nuclear para demostrar que habían alcanzado selectivamente los objetivos correctos. y confirmar el acoplamiento de átomos en los sitios.

El método es único porque se dirige directamente a los sitios de monometilación. Otra característica única del método es que es reversible en condiciones ácidas, permitiendo a los investigadores desacoplar los átomos y regenerar el estado original de un sitio de monometilación.

El laboratorio de Raj ahora planea colaborar con investigadores del Winship Cancer Institute de Emory para probar el nuevo método en muestras de tejido tomadas de pacientes con cáncer de pulmón. El objetivo es identificar las diferencias en los sitios de monometilación de lisina de personas con y sin cáncer de pulmón.

"Es como una expedición de pesca, "Nwajiobi explica." El primer paso es utilizar nuestro método para encontrar los sitios de monometilación de lisina en muestras de tejido, lo cual es difícil de hacer debido a su escasa abundancia. Una vez que encontremos los sitios, nuestro método nos permite revertir el acoplamiento con nuestra sonda química, para que las funciones de los sitios se puedan estudiar en su estado intacto, formas originales ".

Métodos prácticos para la detección temprana de muchas enfermedades. como el cáncer de pulmón, son necesarios para ayudar a mejorar los resultados de los pacientes. "Si podemos desarrollar más formas de identificar el cáncer de pulmón antes, que pueden abrir la puerta a tratamientos que mejoran en gran medida la tasa de supervivencia, "Raj dice.

Los investigadores esperan estudiar las diferencias de monometilación de lisina entre muestras tomadas de pacientes en diferentes etapas del cáncer de pulmón. entre pacientes con o sin antecedentes familiares de la enfermedad, y entre los que han fumado y los que no. El conocimiento obtenido de tales análisis podría sentar las bases para una tratamientos dirigidos, Raj dice.

Su laboratorio también está desarrollando herramientas químicas para detectar selectivamente los sitios de dimetilación y trimetilación de lisina. para ayudar a caracterizar más completamente el papel de la metilación de la lisina en la enfermedad.

"Esperamos que otros investigadores también apliquen nuestros métodos, y las herramientas químicas que estamos desarrollando, para comprender mejor una variedad de cánceres y muchas otras enfermedades asociadas con la metilación de lisina, "Raj dice.