Científicos del Departamento de Química de la Universidad de Montreal han desarrollado una nueva sonda fluorogénica que puede utilizarse para detectar y estudiar interacciones entre dos familias de biomoléculas esenciales para la vida:azúcares y proteínas.
Los hallazgos del profesor Samy Cecioni y sus alumnos, que abren la puerta a una amplia gama de aplicaciones, se publicaron a mediados de octubre en la Angewandte Chemie International Edition. .
El azúcar está omnipresente en nuestras vidas, presente en casi todos los alimentos que comemos. Pero la importancia de estos carbohidratos simples va mucho más allá de los deliciosos postres. Los azúcares son vitales para prácticamente todos los procesos biológicos de los organismos vivos y existe una gran diversidad de moléculas de azúcar de origen natural.
"Todas las células que componen los organismos vivos están cubiertas por una capa de moléculas a base de azúcar conocidas como glicanos", dijo Cecioni. "Por lo tanto, los azúcares están en la primera línea de casi todos los procesos fisiológicos y desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la salud y la prevención de enfermedades."
"Durante mucho tiempo", añadió, "los científicos creyeron que los azúcares complejos que se encuentran en la superficie de las células eran simplemente decorativos. Pero ahora sabemos que estos azúcares interactúan con muchos otros tipos de moléculas, en particular con las lectinas, una gran familia de proteínas."
Al igual que los azúcares, las lectinas se encuentran en todos los organismos vivos. Estas proteínas tienen la capacidad única de reconocer y unirse temporalmente a los azúcares. Estas interacciones ocurren en muchos procesos biológicos, como durante la respuesta inmune desencadenada por una infección.
Las lectinas están atrayendo mucha atención estos días. Esto se debe a que los científicos han descubierto que el fenómeno de las lectinas "pegadas" a los azúcares juega un papel clave en la aparición de numerosas enfermedades.
"Cuanto más estudiamos las interacciones entre los azúcares y las lectinas, más nos damos cuenta de lo importantes que son en los procesos patológicos", afirmó Cecioni. "Los estudios han demostrado cómo estas interacciones están involucradas en las bacterias que colonizan nuestros pulmones, los virus que invaden nuestras células e incluso las células cancerosas que engañan a nuestro sistema inmunológico haciéndoles creer que son células sanas".
Todavía faltan muchas piezas en el rompecabezas de cómo se desarrollan las interacciones entre azúcares y lectinas porque son muy difíciles de estudiar. Esto se debe a que estas interacciones son transitorias y débiles, lo que hace que la detección sea un verdadero desafío.
Dos de los estudiantes de Cecioni, la candidata a maestría Cécile Bousch y Ph.D. El candidato Brandon Vreulz tuvo la idea de utilizar la luz para detectar estas interacciones. Los tres investigadores se pusieron manos a la obra para crear una especie de sonda química capaz de "congelar" el encuentro entre el azúcar y la lectina y hacerlo visible mediante fluorescencia.
La interacción entre el azúcar y la lectina se puede describir mediante una relación de "candado y llave", donde la "llave" es el azúcar y el "candado" es la lectina. Los químicos ya han creado moléculas capaces de bloquear esta interacción entre cerradura y llave, y ahora pueden identificar exactamente qué azúcares se unen a lectinas de gran interés para la salud humana.
"Nuestra idea era etiquetar las moléculas de azúcar con un cromóforo, una sustancia química que da color a la molécula", explicó Cecioni. "El cromóforo es en realidad fluorogénico, lo que significa que puede volverse fluorescente si se captura eficazmente la unión del azúcar con la lectina. Los científicos podrán entonces estudiar los mecanismos subyacentes a estas interacciones y las perturbaciones que pueden surgir."
Cecioni y sus alumnos confían en que su técnica se pueda utilizar con otros tipos de moléculas. Incluso puede ser posible controlar el color de las nuevas sondas marcadas con fluorescencia que se creen.
Al permitir visualizar las interacciones entre moléculas, este descubrimiento ofrece a los investigadores una nueva y valiosa herramienta para estudiar las interacciones biológicas, muchas de las cuales son fundamentales para la salud humana.
Más información: Cécile Bousch et al, Fotocruzamiento fluorogénico del reconocimiento de proteínas de unión a glicanos utilizando un fucósido de azido-cumarina fluorado, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202314248
Información de la revista: Edición internacional Angewandte Chemie
Proporcionado por la Universidad de Montreal
