Pesca de moléculas. (Izquierda) Imagen de microscopía de fuerza atómica de la superficie modificada por el precursor de serotonina con nanovesículas capturadas que contienen receptor de serotonina. (Derecha) Ilustración de las estructuras moleculares de la química de la superficie y las diferencias de tamaño relativo entre el "cebo" (5-hidroxitriptófano) y los receptores de serotonina asociados a la membrana capturados selectivamente por estas superficies.
(PhysOrg.com) - La nueva técnica, en el que las moléculas se utilizan como cebo para capturar y estudiar grandes biomoléculas, podría conducir a una nueva generación de medicamentos psiquiátricos.
Los investigadores de UCLA y sus colaboradores han desarrollado un método que podría abrir la puerta a investigaciones sobre la función de la mitad de todas las proteínas del cuerpo humano.
El equipo de investigación ha demostrado un control a nanoescala sobre moléculas, permitiendo el estudio preciso de las interacciones entre proteínas y moléculas pequeñas. Su nueva técnica, en el que las moléculas se utilizan como cebo para capturar y estudiar grandes biomoléculas, podría conducir a una nueva generación de medicamentos psiquiátricos.
En un artículo publicado el mes pasado en la revista Neurociencia química ACS , un equipo interdisciplinario de investigadores de UCLA y la Universidad Estatal de Pensilvania (PSU) informan sobre su investigación de las interacciones entre biomoléculas grandes, que incluyen ADN y proteínas, y pequeñas moléculas, que incluyen hormonas y neurotransmisores como la serotonina.
El equipo de investigación dirigido por Anne Andrews, profesor de psiquiatría e investigador en el Instituto Semel de Neurociencia y Comportamiento Humano de UCLA y en el California NanoSystems Institute (CNSI) de UCLA, está estudiando estas interacciones para identificar una nueva generación de objetivos, o moléculas clave que corresponden a enfermedades o condiciones específicas.
Las interacciones entre biomoléculas grandes y moléculas pequeñas son de naturaleza ubicua; son el método de comunicación dentro y entre células. Pero estas interacciones han resultado difíciles de aislar en un laboratorio. Una mayor comprensión de estas interacciones es vital para el desarrollo de nuevos medicamentos para los trastornos psiquiátricos. dicen los investigadores.
"En la actualidad, poco se sabe sobre qué objetivos se aplican a enfermedades específicas, "Dijo Andrews." Las compañías farmacéuticas son muy buenas en el diseño de medicamentos una vez que tienen un objetivo al que perseguir; mi grupo está trabajando para proporcionarles objetivos ".
Hasta este punto, El desarrollo de fármacos para trastornos psiquiátricos como la depresión ha sido un proceso de prueba y error en el que las empresas farmacéuticas perfeccionan nuevos fármacos basándose en algunos fármacos existentes que se descubrieron accidentalmente. Andrews dijo que espera que la investigación de su equipo conduzca a tratamientos más efectivos, porque los medicamentos actuales para la depresión solo funcionan entre el 30 y el 50 por ciento de la población.
El control a nanoescala es la clave de los hallazgos del equipo de UCLA-Penn State. Su avance capitaliza el trabajo del grupo de investigación del coautor Paul Weiss sobre el modelado de monocapas autoensambladas (SAM), capas únicas de moléculas que se orientan sobre superficies planas. Weiss, un distinguido profesor de química y bioquímica que ocupa la cátedra Fred Kavli de UCLA en Ciencias de los Nanosistemas, y otros descubrieron que los SAM en realidad no forman superficies perfectas. Contienen defectos, que a su vez se puede utilizar para aislar moléculas individuales.
"Actualmente podemos espaciar los defectos sobre una superficie. Luego, usamos estos defectos para controlar la ubicación y el entorno de las moléculas funcionales individuales, "dijo Weiss, quien también es director del CNSI.
Incluso el espaciado es importante porque el equipo de UCLA-Penn State colocó serotonina, una pequeña molécula, en defectos para actuar como cebo para capturar y estudiar moléculas grandes. Si los defectos no están muy espaciados, no hay suficiente espacio entre las moléculas de serotonina para que cada una capture una molécula grande.
Las interacciones de grandes biomoléculas y pequeñas moléculas han demostrado ser muy difíciles de estudiar utilizando métodos anteriores. Cuando la caña de pescar SAM cebada con serotonina captura una molécula grande, el equipo de investigación puede estudiar las interacciones de una manera que replica las interacciones naturales de las moléculas.
