Investigadores en Japón han diseñado los primeros péptidos diseñados de abajo hacia arriba, que comprenden cadenas de aminoácidos, que pueden formar nanoporos artificiales para identificar y permitir la clasificación de moléculas individuales de material genético en una membrana lipídica.

Los nanoporos biológicos son generalmente canales hechos por proteínas formadoras de poros, que pueden detectar moléculas específicas, pero estos canales naturales son difíciles de identificar, lo que limita las aplicaciones propuestas en secuenciación de ADN rápida y de bajo costo, detección de moléculas pequeñas y más.

"La detección de nanoporos es una herramienta poderosa para la detección de una sola molécula sin etiquetas", dijo el autor correspondiente Ryuji Kawano, profesor de la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio (TUAT) en Japón. "Esta es la primera vez que el ADN y los polipéptidos se detectaron utilizando un nanoporo diseñado de novo".

Publicaron sus hallazgos el 22 de noviembre en Nature Nanotechnology .

Los nanoporos diseñados de novo se construyen "desde cero", según Kawano, y tienen el potencial de imitar las proteínas naturales y su capacidad para detectar proteínas específicas. De manera crucial, dijo Kawano, también pueden diseñarse para actuar como máquinas moleculares artificiales capaces de detectar una gama mucho más amplia de moléculas, lo que puede ayudar a dilucidar la conexión entre la estructura y la función en las proteínas objetivo.

"La estructura plegada de las proteínas está determinada por su secuencia polipeptídica lineal y da lugar a una funcionalidad específica de la proteína", dijo Kawano, y señaló que todas las proteínas tienen una estructura y un tamaño únicos. "La estructura primaria única es el resultado de la evolución estructural, como la mutación y la selección de residuos de aminoácidos a lo largo del tiempo. Revelar la relación entre esta información primaria y la estructura de la proteína es uno de los objetivos finales de la ciencia".

Para desarrollar grandes nanoporos sintéticos que puedan detectar e identificar mejor las moléculas para aplicaciones prácticas, Kawano y el equipo diseñaron un péptido denominado SV28. Con dos brazos de aminoácidos doblados en un ángulo agudo y cargas específicas en el extremo, la orientación del péptido en forma de horquilla se puede controlar con precisión mediante la aplicación de un voltaje. El péptido puede ensamblarse para formar estructuras de nanoporos que varían en tamaño de 1,7 a 6,3 nanómetros, adecuadas para detectar moléculas de ADN.

Los investigadores también modificaron SV28 al agregar una mutación que hace que la estructura peptídica se doble y tuerza de maneras específicas. El péptido resultante formó poros dispersos uniformemente de 1,7 nanómetros cada uno, capaces de detectar una sola cadena polipeptídica, o la mitad de una proteína.

Este logro podría aplicarse para facilitar la comprensión de la relación entre la estructura y la función de las proteínas.

Para los próximos pasos, el equipo planea diseñar varios péptidos y proteínas para construir diferentes tipos de nanoporos para ayudar en la secuenciación de péptidos, operar como robots moleculares y más. + Explora más

Escaneo de una sola proteína, un aminoácido a la vez