Cinco años de arduo trabajo y un poco de "suerte cósmica" llevaron a los investigadores de la Universidad de Rice a un nuevo método para obtener detalles estructurales de moléculas en biomembranas.

El método del laboratorio Rice del físico Jason Hafner combina técnicas experimentales y computacionales y se basa en las propiedades plasmónicas de las nanopartículas de oro. Aprovecha la capacidad única de las nanopartículas para enfocar la luz en objetivos muy pequeños.

Los investigadores llaman a su protocolo SABERS, para análisis estructural mediante dispersión Raman mejorada, y dicen que podría ayudar a los científicos que estudian las interacciones amiloides implicadas en enfermedades neurodegenerativas, las acciones neuroprotectoras de los ácidos grasos y la función de los agentes quimioterapéuticos.

Los detalles aparecen este mes en la revista American Chemical Society. Nano letras .

Su método extrae la ubicación de grupos químicos específicos dentro de las moléculas localizando sus vibraciones características. Cuando un láser activa plasmones en las nanopartículas, amplifica la luz dispersada por vibraciones de moléculas cercanas, un fenómeno llamado dispersión Raman mejorada en la superficie (SERS). La mejora es sensible al lugar exacto en el que se encuentra la molécula en relación con la nanopartícula.

"Las moléculas pueden vibrar de muchas formas diferentes, así que tenemos que asignar un 'centro de vibración' a cada uno, "Hafner dijo." Si ves una parte de una molécula vibrando, puedes visualizar dónde ocurre, pero también tuvimos que encontrar una forma matemática de describirlo ".

Los espectros SERS son notoriamente difíciles de desenredar, por lo que el método SABERS completo también requiere mediciones espectrales no mejoradas y cálculos teóricos tanto de la óptica de nanovarillas como de las propiedades moleculares, él dijo.

Hafner y su equipo probaron su técnica en tres estructuras:moléculas de surfactante que vienen con nanobarras de oro, moléculas de lípidos que forman membranas en nanobarras de oro y triptófano, un aminoácido que se asienta en la membrana.

"Descubrimos que la capa de surfactante está inclinada 25 grados, lo cual es interesante porque explica por qué otras mediciones encontraron que la capa parece más delgada de lo esperado, "Dijo Hafner.

Los lípidos reemplazan fácilmente a los tensioactivos en las nanovarillas, ya que terminan en la misma estructura química. Al comparar las vibraciones de esa estructura en el grupo de lípidos con un doble enlace en la cola, SABERS encontró la orientación y el grosor correctos de la membrana bicapa lipídica. "Es una suerte cósmica que un lípido termine en una estructura perfectamente simétrica que vibre y sea Raman activo y le encanta sentarse en una nanovarilla". "Dijo Hafner.

Los investigadores también utilizaron SABERS para localizar triptófano en la bicapa lipídica. "Es muy brillante, espectroscópicamente, y fácil de ver ", dijo." En estructuras biológicas reales, el triptófano es solo un pequeño residuo unido a una proteína mucho más grande. Sin embargo, el triptófano ayuda a anclar la proteína a la membrana, por lo que los investigadores quieren saber dónde prefiere sentarse ".

Próximo, Hafner quiere analizar moléculas más grandes. "En principio, a través de trucos espectroscópicos, podríamos llevar esto a estructuras más grandes, y quizás incluso encontrar cada residuo en una proteína para obtener la estructura completa. Eso es futurista pero es donde creemos que podemos ir con eso, " él dijo.