En un estudio publicado en Nature Nanotechnology , científicos de la Universidad Tecnológica de Delft presentan una nueva técnica para identificar proteínas. Las proteínas llevan a cabo funciones esenciales en nuestras células, al tiempo que desempeñan un papel crucial en enfermedades como el cáncer y la infección por COVID-19. Los investigadores identifican proteínas leyendo la huella digital y comparándola con patrones de una base de datos.
Utilizando esta nueva tecnología, los investigadores pueden identificar proteínas individuales, intactas y de longitud completa, preservando toda su información. Esto puede arrojar luz sobre los mecanismos detrás de muchas enfermedades diferentes y permite un diagnóstico más temprano.
"El estudio de las proteínas dentro de las células ha sido un tema candente durante décadas y ha logrado grandes avances, lo que ha permitido a los investigadores tener una idea mucho mejor de qué tipo de proteínas existen y qué función llevan a cabo", dice Mike Filius, primero autor del artículo.
Actualmente, los científicos utilizan un método llamado espectrometría de masas para identificar proteínas. El enfoque de espectrometría de masas más común es el enfoque "de abajo hacia arriba", en el que las proteínas de longitud completa se cortan en fragmentos más pequeños, llamados péptidos, que luego se miden con el espectrómetro de masas. A partir de los datos de estos pequeños fragmentos, un ordenador reconstruye la proteína.
Filius dice:"Esto es un poco similar al típico proyecto de IKEA, donde siempre te quedan algunas piezas de repuesto que no estás seguro de cómo encajar. Pero en el caso de las proteínas, estas piezas de repuesto pueden contener muy información valiosa, por ejemplo sobre si dicha proteína tiene o no una estructura dañina que causa una enfermedad."
La huella digital de las proteínas
"Para identificar una proteína, no es necesario conocer todos los aminoácidos, los componentes básicos de cualquier proteína. En cambio, se intenta obtener suficiente información para poder identificar la proteína utilizando una base de datos como referencia, similar a cómo la policía puede encontrar la identidad de un sospechoso a través de una huella digital", explica Filius.
"En trabajos anteriores, hemos demostrado que cada proteína tiene una huella digital única, al igual que el análogo humano. Nos dimos cuenta de que sólo necesitamos conocer la ubicación de algunos de todos los aminoácidos de una proteína para generar una huella digital única a partir de que podemos identificar la proteína", añade Raman van Wee, Ph.D. candidato que participó en la investigación.
"Podemos detectar estos aminoácidos a través de moléculas que se iluminan bajo un microscopio y están unidas a pequeños trozos de ADN que se unen de manera muy específica a un determinado aminoácido", explica Van Wee. De esta manera, el equipo puede determinar muy rápidamente la ubicación del aminoácido con gran precisión.
"Dado que la sensibilidad de esta nueva técnica, llamada FRET X, es mayor que la de los métodos convencionales como la espectrometría de masas, podemos detectar concentraciones mucho más bajas de proteínas en una mezcla de muchas otras biomoléculas y solo necesitamos una pequeña cantidad de muestra", Filius dice. Esto es importante porque pone al alcance de la mano la medición de muestras de pacientes en caso de enfermedad.
"En nuestro artículo demostramos que podemos detectar pequeñas cantidades de proteínas características de la enfermedad de Parkinson o de la infección por COVID-19", afirma Filius.
"Si bien se están explorando otros enfoques para identificar proteínas, el nuestro se centra en identificar proteínas intactas e individuales en una mezcla compleja. Podemos buscar una aguja en un pajar", añade Van Wee.
Aunque prometedora, la investigación aún requiere un desarrollo sustancial, en el que el Laboratorio Chirlmin Joo espera trabajar. El grupo de investigación habló con varias partes interesadas de los laboratorios clínicos y la industria biofarmacéutica y descubrió que están realmente entusiasmados con el potencial innovador que tiene la tecnología.
También están trabajando en el lanzamiento de una nueva empresa para convertir FRET X en una plataforma para la detección de proteínas altamente sensible. Esta plataforma puede diagnosticar enfermedades en las primeras etapas, mejorando la eficacia del tratamiento potencial.
"Esta innovadora técnica descifra el código de las proteínas y abre interesantes posibilidades para la detección temprana de enfermedades", afirma Chirlmin Joo, supervisor del proyecto.
Más información: Mike Filius et al, Huella digital completa de proteínas de una sola molécula, Nanotecnología natural (2024). DOI:10.1038/s41565-023-01598-7
Información de la revista: Nanotecnología de la naturaleza
Proporcionado por la Universidad Tecnológica de Delft
