Investigadores de la Universidad de Leiden y TU Delft han combinado dos técnicas que se utilizan para medir la estructura de biomoléculas, creando un método que es 10 veces más sensible. Con este nuevo método, esperan poder determinar mejor la estructura de las biomoléculas. Esto es importante, ya que la estructura de una biomolécula a menudo determina su función. Lo mismo ocurre con los compuestos orgánicos más complejos como las proteínas, que pueden sufrir múltiples cambios de forma durante su ciclo de vida, permitiéndoles realizar diferentes tareas.

Así como tu mano derecha es el espejo de tu mano izquierda, muchas moléculas también tienen una versión reflejada. Y aunque se ven casi iguales, una molécula para zurdos a menudo funciona de manera muy diferente a una para diestros. Un ejemplo bien conocido de esto es el medicamento talidomida, que se comercializó a principios de la década de 1960 como una pastilla para dormir segura, incluso para mujeres embarazadas. El fármaco consistía en una mezcla de variantes de la molécula activa para diestros y zurdos, pero solo la molécula de la mano izquierda tuvo el efecto deseado. La molécula de la mano derecha resultó ser tóxica, provocando que miles de bebés nazcan con extremidades deformadas en todo el mundo.

Imagen de espejo

Las moléculas que tienen una imagen especular de sí mismas se denominan moléculas quirales. Y debido a la diferencia en las propiedades biológicas entre las moléculas de la mano izquierda y la derecha, La quiralidad es un fenómeno ampliamente estudiado en las ciencias naturales.

Un método importante para medir si una molécula es zurda o diestra es el dicroísmo circular. Con esta técnica, Los investigadores enfocan la luz polarizada circularmente que gira hacia la izquierda o hacia la derecha en una muestra y luego miden cómo se absorbe la luz. Dado que las moléculas de diferentes manos absorben la luz de manera diferente, los investigadores pueden utilizar esta técnica para determinar la proporción entre estas moléculas en una muestra. Usando diferentes colores (longitudes de onda) de luz, incluso pueden averiguar cómo se pliega una proteína. Esto es importante ya que las proteínas a menudo sufren cambios estructurales durante su ciclo de vida, con estos cambios que afectan su comportamiento.

Mejor señal

El problema del dicroísmo circular es que la señal resultante suele ser muy débil. "Esto significa que necesita mucho tiempo para recopilar su señal, ", explica Martin Caldarola, investigador de TU Delft." Se puede comparar a la velocidad de obturación de una cámara. Cuanto mayor sea la velocidad del obturador, más luz llega al detector. Por lo tanto, se pueden ver objetos más tenues ". Aumentar el número de moléculas o proteínas en una muestra también conduciría a una mejor señal. Pero en algunos casos eso es muy difícil de lograr.

Los investigadores de Leiden y Delft ahora han combinado el dicroísmo circular con otra técnica existente, llamada imagen fototérmica. Este método se puede utilizar para medir cuántos fotones absorbe una molécula. Los esfuerzos experimentales del grupo de Michel Orrit en la Universidad de Leiden llevaron a la primera configuración de trabajo. En TU Delft se realizó una versión mejorada que permite a los investigadores dar los siguientes pasos en el proyecto. "Combinando dicroísmo circular con imágenes fototérmicas, Logramos una sensibilidad 10 veces mayor que con el dicroísmo circular solo, "dice Caldarola. Para demostrar que el método funciona, los investigadores hicieron copias para diestros y zurdos de una nanoestructura dorada que funcionaba como una molécula artificial. Luego midieron con éxito la lateralidad de estas nanoestructuras.

El último sueño de los investigadores es poder detectar la quiralidad de una sola biomolécula. La gran ventaja del dicroísmo circular es que no se depende de las etiquetas fluorescentes que los investigadores a menudo adhieren a sus moléculas para seguirlas. "Estas etiquetas funcionan bien, pero solo funcionan durante un tiempo limitado. Después, tu experimento ha terminado, "dice Caldarola." En teoría, nuestro método debería permitirnos medir los procesos biológicos durante el tiempo que queramos ".

Todavía queda mucho por hacer antes de que eso se convierta en realidad, aunque. "Desafortunadamente, todavía no podemos detectar moléculas individuales, "dice Caldarola." Para hacer esto, necesitamos mejorar la sensibilidad en un factor de aproximadamente mil. ¿Suena imposible? Quizás no lo sea. "Ya tenemos formas en mente para hacer que la técnica sea cien veces más sensible. A partir de ahí, es solo un pequeño paso".