Los investigadores han creado un nuevo sistema de etiquetado de proximidad a escala nanométrica que se dirige rápidamente a los residuos de histidina. proporcionando una nueva herramienta química en la modificación química de proteínas.

Los resultados de su investigación fueron publicados en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense el 27 de abril 2021.

Modificación química de proteínas, una tecnología que introduce funciones en la estructura química de las proteínas a través de enlaces fuertes irreversibles, se utiliza para la creación de biomateriales a base de proteínas y para sistemas de administración de fármacos.

Para realizar modificaciones, el etiquetado de proteínas es necesario. El etiquetado de proximidad es una de esas técnicas. Marca biomoléculas ubicadas cerca de una proteína de interés que luego también puede marcarse y analizarse.

Sin embargo, sólo hay unas pocas reacciones químicas que se pueden aplicar a los métodos de modificación química de proteínas. Es más, ha habido muy pocos informes sobre la modificación selectiva de residuos de histidina.

En enfoques electrofílicos anteriores, la naturaleza nucleofílica débil de los residuos de histidina da como resultado una baja selectividad por otros aminoácidos nucleofílicos.

Un químico inorgánico gaseoso conocido como oxígeno singlete ayudó a superar esta barrera. El oxígeno singlete es una especie química altamente reactiva con vidas útiles a escala de microsegundos y distancias de difusión a escala nanométrica.

El grupo de investigación empleó nucleófilos para capturar los intermedios electrofílicos producidos por la reacción del oxígeno singlete con residuos de histidina. La alta reactividad del oxígeno singlete condujo a una reacción rápida y completa.

Los métodos de marcado de histidina convencionales tardan varias horas en modificar químicamente los residuos de histidina de las proteínas. Todavía, este método modificó los residuos de histidina en solo unos minutos mediante la irradiación con luz visible del fotocatalizador en condiciones fisiológicas de pH.

El autor correspondiente, el Dr. Shinichi Sato, del Instituto de Investigación Frontier para Ciencias Interdisciplinarias de la Universidad de Tohoku, dice que su descubrimiento ha abierto la puerta a la investigación del análisis de proteínas utilizando oxígeno singlete. "El uso de métodos convencionales de producción de oxígeno singlete puede potencialmente convertirse en una tecnología que aclare la transducción de señales intracelulares inexploradas y las interacciones proteína-proteína".