Un anticuerpo a nanoescala que se encontró por primera vez en camellos combinado con una molécula que degrada las proteínas es una nueva plataforma eficaz para controlar los niveles de proteína en las células, según los científicos de la Universidad de Rice. La técnica podría ayudar a la investigación fundamental de la dinámica celular, así como al diseño decircuitos genéticos.
La ingeniera química y biomolecular de Rice Laura Segatori, la ex estudiante de posgrado Wenting Zhao y la ex estudiante de pregrado Lara Pferdehirt inventaron un sistema de reconocimiento bifuncional al que llaman NanoDeg. Les permite apuntar a proteínas específicas en una célula y regular estrictamente su degradación.
El sistema plug-and-play permitirá a los biólogos sintéticos estudiar la función de una proteína específica dentro del entorno celular al evaluar cómo el nivel de expresión de la proteína afecta la vida de una célula, dijo Segatori.
La investigación aparece en la revista American Chemical Society Biología sintética ACS .
NanoDeg acelera la proteólisis, la descomposición enzimática de las proteínas, para controlar los niveles de proteínas objetivo después de la traducción.
Una función surge del anticuerpo monocatenario de los camélidos, que puede personalizarse para dirigirse a proteínas específicas. Cuando se descubrieron los anticuerpos en los camellos y luego en los tiburones, los investigadores reconocieron rápidamente sus propiedades únicas, incluido su pequeño tamaño y alta solubilidad.y capacidad para reconocer incluso objetivos que están ocultos o en estados intermedios. Son mucho más pequeños que los anticuerpos que se encuentran naturalmente en los seres humanos y la mayoría de los demás organismos, pero pueden fabricarse y modificarse fácilmente en bacterias y otras células.
La otra función se basa en los degrones, secuencias cortas en proteínas que son responsables de regular la velocidad de degradación de una proteína. También se pueden personalizar para ajustar el agotamiento de una proteína objetivo a los niveles deseados.
Cuando se combinan como NanoDegs, se convierten en una plataforma universal poderosa para modular los niveles de proteínas celulares, dijo Segatori.
"Básicamente, nos permite controlar la cantidad específica de proteínas en las células", dijo. "Podemos adaptarlo para apuntar a cualquier proteína en una célula, y una vez que el nanocuerpo etiquetado con degron se une a ese socio, todo el complejoestá degradado.
"La ventaja de este sistema es que se dirige a la expresión a nivel de proteína", dijo Segatori. "Por lo general, cuando las personas quieren modular la cantidad de proteínas en las células, actúan en el ADN o ARN el genéticoPero al actuar a nivel de proteína, podemos apuntar a diferentes modificaciones posteriores a la regulación y, lo que es mucho más importante, tenemos mucho más control sobre la velocidad y el grado de agotamiento de la proteína ".
Como prueba de principio, los investigadores diseñaron un circuito genético sintético que expresaba tanto la proteína verde fluorescente GFP, que los investigadores utilizan para informar sobre los procesos celulares, como un NanoDeg que se dirige a ella. "Usamos GFP porque es unreportero usado y la fluorescencia es fácil de medir ", dijo Segatori." Cuando el nanocuerpo reconoce GFP, todo el complejo se toma para su degradación ".
También será útil para quienes deseen información más limpia sobre las actividades de las proteínas en las células.
"Supongamos que diseña un circuito genético en el que la expresión de GFP se activa cuando la célula está bajo estrés, como la falta de nutrientes o el calor, por ejemplo", dijo Segatori. "Cuando la célula se expone al estímulo, la GFP se expresa y ustedpuede detectar un aumento de la fluorescencia celular.
"Pero cuando quitas el estímulo, la desintegración de la señal no refleja necesariamente la desintegración del estímulo; refleja la estabilidad del reportero de GFP", dijo. "Lo que hemos hecho es crear un gencircuito en el que la expresión de GFP se activa bajo un estímulo, pero cuando el estímulo se apaga, el NanoDeg degrada GFP muy rápidamente. Eso aumenta la sensibilidad y la resolución dinámica de un circuito de genes sintéticos ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Original escrito por Mike Williams. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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