Las células juegan un juego preciso de teléfono, enviarse mensajes entre sí que desencadenan acciones más adelante. Con señalización clara, las células logran sus objetivos. En la enfermedad sin embargo, las señales se interrumpen y dan como resultado mensajes confusos y consecuencias no deseadas. Para ayudar a analizar estas señales y cómo funcionan en la salud, y fallan en la enfermedad, los científicos etiquetan las proteínas con etiquetas que pueden seguir a medida que las proteínas interactúan con el mundo molecular que las rodea.

El desafío es averiguar qué proteínas etiquetar en primer lugar. Ahora, un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio (TUAT) ha desarrollado un nuevo enfoque para identificar y etiquetar las proteínas específicas. Publicaron sus resultados el 1 de junio en Angewandte Chemie .

"Estamos interesados ​​en explorar los receptores de proteínas de ciertas moléculas de carbohidratos que intervienen en la mediación de la señalización celular, particularmente en las células cancerosas, "dijo la autora del artículo Kaori Sakurai, profesor asociado del Departamento de Biotecnología y Ciencias de la Vida de la TUAT.

Las moléculas de carbohidratos, llamados ligandos, se expresan típicamente en la superficie de las células y se sabe que forman dinámicamente complejos con receptores de proteínas para coordinar funciones celulares complicadas. Sin embargo, Sakurai dijo:las proteínas responsables de unir los carbohidratos han sido difíciles de identificar porque se unen muy débilmente a las moléculas.

Los investigadores diseñaron un nuevo tipo de sonda de carbohidratos que no solo se vincularía a las moléculas, pero átelos fuertemente.

"Usamos nanopartículas de oro como andamio para unir ligandos de carbohidratos y electrófilos, una sustancia química que ama reaccionar con otras moléculas, de una manera multivalente, "Dijo Sakurai." De esta manera, pudimos aumentar en gran medida la afinidad de unión y la eficiencia de reacción hacia las proteínas de unión a carbohidratos ".

Los investigadores aplicaron las sondas diseñadas al lisado celular, un fluido que contiene las entrañas de las células rotas.

"Las sondas encontraron rápidamente las proteínas diana que se unen a los carbohidratos, activar los grupos electrofílicos para que reaccionen con residuos de aminoácidos donantes de electrones en proteínas cercanas, "Dijo Sakurai." Esto resultó en proteínas firmemente entrecruzadas a la superficie de las nanopartículas de oro, facilitando el análisis posterior de sus identidades ".

El equipo evaluó varios grupos electrofílicos para identificar el tipo más eficiente para etiquetar sus proteínas objetivo.

"Descubrimos que un grupo electrófilo en particular llamado fluoruro de arilsulfonilo es el más adecuado para el marcado de afinidad de proteínas de unión a carbohidratos, "dijo el coautor Nanako Suto, estudiante de posgrado en el Departamento de Biotecnología y Ciencias de la Vida de TUAT. "Sin embargo, rara vez se han utilizado para identificar proteínas diana, presumiblemente porque reaccionarían de forma no selectiva con varios otros, proteínas no deseadas ".

Sin embargo, la escala del uso de fluoruro de arilsulfonilo parece mitigar el problema.

"La no selectividad no es un problema si se usa fluoruro de arilsulfonilo en concentraciones muy bajas, en el rango de la nanoescala, "dijo el coautor Shione Kamoshita, también estudiante de posgrado en el Departamento de Biotecnología y Ciencias de la Vida, TUAT.

El andamio de nanopartículas de oro muestra muchas copias del grupo electrofílico, que mantiene alta la concentración local de fluoruro de arilsulfonilo en la superficie de las nanopartículas, pero las restringe del sistema celular general y de reaccionar a proteínas no deseadas. Con la alta concentración a nivel nano, algunas copias de grupos electrofílicos pueden reaccionar eficazmente con proteínas diana.

"A través de este proceso, pudimos lograr un etiquetado de afinidad selectivo y altamente eficiente de las proteínas de unión a carbohidratos en el lisado celular, ", Dijo Sakurai." Aplicaremos el nuevo método en la identificación de objetivos de varios ligandos de carbohidratos relacionados con el cáncer e investigaremos su función en el desarrollo del cáncer. En paralelo, Nuestro objetivo es explorar la utilidad general de este nuevo diseño de sonda para varias otras moléculas pequeñas bioactivas, para que podamos acelerar el esclarecimiento de sus mecanismos ".