Cada día, millones de procesos biológicos ocurren en nuestro cuerpo a nivel celular. Estudiar estos procesos puede ayudarnos a aprender más sobre cómo funcionan las células, un campo que sigue intrigando a los investigadores. Recientemente, sin embargo, ha aparecido un nuevo jugador en este campo. Un nuevo método analítico, la detección de una sola molécula, ha cobrado impulso debido a su éxito en la observación de moléculas específicas biológicamente relevantes y los procesos asociados con ellas.

Los científicos han probado formas de utilizar ensayos de detección de una sola molécula para estudiar proteínas y sus modificaciones postraduccionales (PTM). Los PTM son cambios enzimáticos observados después de la síntesis de proteínas, en los que se agregan grupos funcionales a los aminoácidos de la proteína, lo que le permite realizar una función específica.

El estudio de los PTM puede ayudarnos a comprender la señalización celular y el origen de varias enfermedades. Sin embargo, los ensayos destinados a hacerlo tienen que ser altamente selectivos y específicos para esa proteína. Dada la falta de sensibilidad de las técnicas actuales, obtener mediciones de PTM de una sola molécula es un desafío.

Recientemente, investigadores del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech) han encontrado una forma "electrizante" de superar estas limitaciones. En su reciente avance, publicado en el Journal of the American Chemical Society , un equipo de científicos dirigido por el profesor asociado Tomoaki Nishino de Tokyo Tech informó sobre la detección de una sola molécula de fosforilación en péptidos (cadenas cortas de aminoácidos) y la formación de una unión ortofosfato con la ayuda de firmas electrónicas.

El Dr. Nishino explica:"Elegimos la fosforilación de péptidos, un PTM arquetípico y biológicamente relevante, para nuestros estudios de detección. El objetivo era desarrollar una herramienta que pudiera detectar incluso la más mínima alteración en la estructura química de los aminoácidos".

Para empezar, el equipo estudió las propiedades electrónicas de los péptidos fosforilados utilizando su análogo inorgánico, el ácido ortofosfórico (H₃ PO₄ ). Prepararon una solución de fosfato (PO₄ ^3- ) y lo sometió a una técnica de unión de ruptura (BJ) asistida por microscopio de túnel de barrido (STM). Cuando la corriente pasó entre dos electrodos STM de oro, se descubrió que un grupo ortofosfato cerraba el nanoespacio entre los electrodos al formar una unión estable debido a la interacción de sus átomos de oxígeno cargados negativamente con el oro. Fue este cruce y su firma lo que impulsó más experimentos.

Se encontró que la unión de ortofosfato simple posee una alta conductancia de 0.4 G₀ y distintas propiedades electrónicas, la última de las cuales permitió que este procedimiento fuera altamente específico y detectara con precisión el PTM en cuestión (es decir, la fosforilación). Para probar aún más su técnica, el equipo llevó a cabo ensayos de fosforilación de una sola molécula in situ, en los que pudieron diferenciar entre péptidos fosforilados y no fosforilados con un 95 % de precisión y un 91 % de especificidad.

El método demostrado en este estudio proporciona una perspectiva imprevista en el mundo de los PTM en proteínas. Esta técnica novedosa también abrirá nuevas vías para el uso de la detección de PTM de molécula única en el diagnóstico clínico y aplicaciones farmacéuticas.

"Existe una fuerte conexión entre la fosforilación de proteínas y la patogénesis de una amplia gama de enfermedades. Nuestro método permitirá a los científicos desentrañar cómo la fosforilación regula los eventos celulares que conducen al origen de una enfermedad y, por lo tanto, ayudar en el desarrollo de tratamientos". concluye el Dr. Nishino. + Explora más

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