Los científicos de la Universidad de Groninga han desarrollado nanoporos que pueden usarse para medir directamente la masa de péptidos. Aunque la resolución necesita ser mejorada, esta prueba de principio muestra que se puede construir un espectrómetro de masas peptídico barato y portátil utilizando la tecnología de nanoporos existente ylos poros patentados que se desarrollaron en el laboratorio del profesor asociado de biología química de la Universidad de Groninga, Giovanni Maglia. Se publicó un artículo sobre este descubrimiento en Comunicaciones de la naturaleza el 19 de febrero
Los espectrómetros de masas son invaluables para estudiar proteínas, pero son voluminosos y caros, lo que limita su uso a laboratorios especializados. 'Sin embargo, la próxima revolución en los estudios biomédicos será en proteómica, el análisis a gran escala de proteínas que se expresanen diferentes tipos de células ", dice Maglia. Porque aunque cada célula de su cuerpo lleva el mismo ADN, la producción de proteínas difiere enormemente entre los tipos de células". Además, las proteínas se modifican después de que se han producido, por ejemplo, agregando azúcares quepuede afectar su función. '
misa
La tecnología de nanoporos podría ofrecer una forma de analizar moléculas individuales. En trabajos anteriores, Maglia ya demostró que los nanoporos biológicos pueden usarse para medir metabolitos e identificar proteínas y péptidos. Estos poros son estructuras proteicas grandes, incorporadas en una membrana. Moléculas que entranun poro o pasar a través de él causa un cambio en la corriente eléctrica a través del poro. "Un problema al medir la masa de péptidos es que pasan demasiado rápido incluso por el poro biológico más pequeño para obtener una lectura", explica Maglia.
Hacer poros más pequeños fue un desafío. 'Los poros están formados por varios monómeros, por lo que inicialmente modificamos la interacción entre estos monómeros, pero eso no funcionó'. La observación de que mezclar monómeros con grandes cantidades de lípidos -que forman la membrana, lo que resultó en un mayor porcentaje de poros más pequeños le dio a Maglia y a su equipo la idea de modificar la interacción entre los monómeros y los lípidos, lo que resultó en poros formados por un número menor de monómeros, lo que redujo el tamaño de los poros.
poros más pequeños
Maglia pudo producir poros en forma de embudo que, en su extremo estrecho, solo medían 0,84 nanómetros. "Estos son los poros biológicos más pequeños jamás producidos". El siguiente desafío era asegurar que los péptidos pasaran por los poros, independientementede su composición química. "Los poros tienen una carga negativa, que es necesaria para su correcto funcionamiento", explica Maglia.
La carga hace que el agua fluya a través del poro, arrastrando los péptidos. Pero los péptidos cargados negativamente serían repelidos por la carga negativa en el extremo del embudo. Maglia modificó la carga alterando la acidez de los fluidos utilizados.logramos encontrar las condiciones adecuadas al establecer la acidez a un pH de exactamente 3.8. Esto permite que los péptidos cargados negativamente pasen a la vez que se mantiene un flujo de agua lo suficientemente grande a través de los poros ''.
Resolución
Las mediciones a través de nanoporos de diferentes tamaños muestran que la corriente eléctrica es lineal con el volumen del péptido que pasa a través de ellos. Estos péptidos oscilaron entre 4 y 22 aminoácidos de longitud. La diferencia entre los aminoácidos alanina y glutamato podría medirse en estesistema, lo que significa que la resolución es de alrededor de 40 Dalton una medida para la masa de proteínas. 'La resolución de los espectrómetros de masas convencionales es mucho mejor, pero si pudiéramos hacer que el sistema fuera aproximadamente cuarenta veces más sensible, ya sería útil en la investigación proteómica.", dice Maglia. Hay varias formas de mejorar la resolución, dice Maglia." Podríamos diseñar el nanoporo con aminoácidos artificiales, o usar diferentes iones en nuestras soluciones, reducir el ruido cambiando la temperatura, etc. "
El sistema nanopore tiene varios puntos de venta únicos: mide moléculas individuales, la tecnología en sí ya está disponible comercialmente y es relativamente barata. Además, el sistema nanopore es portátil. Y, al usar muchos poros diferentes en un dispositivo, puedeMide simultáneamente péptidos de diferentes tamaños e incluso modificaciones de péptidos. "Todo esto significa que un espectrómetro de masas versátil y barato para el análisis de péptidos es factible", dice Maglia. "Y eso significaría que más laboratorios podrían permitirse realizar tareas muy importantesestudios de proteómica. '
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Materiales proporcionado por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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