Los investigadores de la Universidad de Waterloo han descubierto una nueva forma de crear proteínas de diseño que tienen el potencial de transformar la biotecnología y las medicinas personalizadas.
En una variedad de experimentos, la profesora Elizabeth Meiering, en colaboración con colegas de la India y los Estados Unidos, creó una proteína que puede resistir una variedad de condiciones fisiológicas y ambientales, un problema que ha desafiado a los químicos que buscan crear un producto súper estable y altamenteproteínas funcionales.
Sus resultados se publican este mes en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
Los medicamentos de proteínas pueden diseñarse para que actúen como anticuerpos y busquen células específicas. Dichos medicamentos personalizados se pueden unir solo donde se necesitan, reduciendo en gran medida los efectos secundarios en los tratamientos contra el cáncer y la artritis. Por ejemplo, el exitoso medicamento Herceptin, utilizado actualmente para tratarVarias formas de cáncer de seno, se dirigen a los sitios receptores de crecimiento HER2 en la superficie de las células cancerosas y las etiquetan para que el sistema inmunitario del cuerpo pueda destruirlas.
Sin embargo, diseñar una proteína que pueda resistir una variedad de condiciones es desafiante y puede ser arriesgado. Las proteínas dependen de su estructura única para realizar su función y un pequeño cambio en esa estructura puede provocar una reacción alérgica, o incluso una cascada mortalrespuesta inmunológica
"No es suficiente diseñar una proteína parcialmente correcta, debe ser exactamente correcta para que la proteína sea estable y funcional y para que un medicamento funcione", dijo el profesor Meiering. "La mayoría de las proteínas naturales no son muyestable, y los químicos tienen dificultades para diseñar la estabilidad. Nuestro trabajo representa un cambio real en cómo los investigadores pueden diseñar y comprender las proteínas ".
Tradicionalmente, los diseñadores de proteínas se centran en la estructura o la función porque trabajar con cada propiedad es un desafío en sí mismo.
La profesora Meiering y sus colegas pudieron incorporar tanto la estructura como la función en el proceso de diseño mediante el uso de bioinformática para aprovechar la información de la naturaleza. Luego analizaron lo que hicieron y midieron cuánto tiempo tardó en desplegarse y descomponerse la proteína funcional plegada.
"Una proteína puede ser energéticamente inestable, pero aún así desplegarse extremadamente lentamente, lo que significa que permanece plegada y funcional durante mucho tiempo", dijo el profesor Meiering, miembro del Centro de Bioingeniería y Biotecnología.
Utilizando una combinación de análisis biofísico y computacional, el equipo descubrió que esta estabilidad cinética se puede modelar con éxito en función del grado en que la cadena de proteínas se repite en la estructura plegada. Debido a que su enfoque de estabilidad también es cuantitativo, la proteínala estabilidad se puede ajustar para descomponerse naturalmente cuando ya no se necesita.
Esta forma diferente de pensar permitirá a los investigadores avanzar en el diseño de proteínas con estabilidad controlada con precisión para aplicaciones desafiantes como los biosensores y la terapéutica personalizada.
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Materiales proporcionado por Universidad de Waterloo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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