Los químicos del Laboratorio de Química y Ciencias de la Vida de Tokyo Tech han diseñado y desarrollado un receptor sintético en forma de cápsula que puede distinguir entre las hormonas esteroides masculinas y femeninas. A saber, el receptor muestra una alta afinidad de unión inusual hacia las hormonas masculinas androgénicas [1] en el agua.
Publicado hoy en Avances científicos , su logro es un excelente ejemplo de diseño biomimético [2]: la creación de sistemas que imitan las ideas de la naturaleza. "Los receptores biológicos naturales pueden reconocer pequeñas diferencias estructurales entre las hormonas esteroides masculinas y femeninas utilizando sus bolsillos de proteínas", señalaron los autores"Sin embargo, ha sido un desafío emular esta función artificialmente hasta ahora".
La clave de su gran avance fue el diseño único de la cavidad imitando el bolsillo natural pero usando componentes no naturales dentro del receptor. Esta cavidad, rodeada por estructuras poliaromáticas [3] unidas con iones metálicos, permitió que el receptor actuara comoun contenedor semirrígido, uno lo suficientemente flexible como para complementar la forma de la hormona e inducir interacciones de unión efectivas.
El estudio, realizado por Michito Yoshizawa, Masahiro Yamashina y compañeros de trabajo, es una continuación del trabajo previo del equipo en el desarrollo de nanocápsulas innovadoras para una amplia gama de aplicaciones de biodetección en los campos médico y ambiental.
Sus experimentos mostraron que el receptor sintético se une preferentemente a las hormonas sexuales esteroides en un orden similar a los receptores de andrógenos naturales, comenzando con las hormonas masculinas como la testosterona y la androsterona, seguidas de las hormonas femeninas como la progesterona y el beta-estradiol. Cuando se coloca en una mezclade hormonas masculinas y femeninas suspendidas en una solución acuosa a 60 grados Celsius durante diez minutos, el receptor se unió exclusivamente a la testosterona con más del 98% de selectividad. Este alto nivel de selectividad se logró incluso cuando la mezcla contenía un gran exceso de hormonas femeninas.
Utilizando el análisis cristalográfico de rayos X, los investigadores observaron que la cavidad esférica se distorsiona en una forma elíptica al encapsular la testosterona. Dicen que este cambio conformacional contribuye a mejorar las interacciones intermoleculares entre el receptor y la hormona.
Yendo un paso más allá, el equipo ideó una forma de usar el receptor para detectar cantidades extremadamente pequeñas de una hormona masculina. Prepararon un complejo receptor-colorante que emite fluorescencia verde azulada sin testosterona. Al agregar una cantidad de testosterona en nanogramos,la fluorescencia disminuyó considerablemente con la encapsulación, lo que representa un nuevo método de detección ultrasensible notable.
"Prevemos que nuestro receptor sintético se utilizará para el desarrollo de dispositivos analíticos prácticos y ultrasensibles para las hormonas sexuales esteroides, que van desde herramientas médicas hasta controles de dopaje en el deporte, en un futuro próximo", dicen los investigadores.
Términos técnicos
[1] Androgénico: descripción de un grupo de hormonas sexuales esteroideas que participan principalmente en la regulación del desarrollo del sistema reproductor masculino.
[2] Diseño biomimético: un campo de investigación que se inspira en sistemas biológicos o naturales como estructuras y funciones para el desarrollo de nuevos materiales y dispositivos.
[3] Armazones poliaromáticos: estructuras moleculares planas compuestas de varios anillos de benceno fusionados.
Enlaces relacionados
Laboratorio Akita-Yoshizawa http://www.res.titech.ac.jp/~smart/smart_e.html
Michito Yoshizawa - Nanoestructuras novedosas usando autoensamblaje http://www.titech.ac.jp/english/research/stories/yoshizawa.html
Análisis de masa exacta de grupos de azufre tras la encapsulación por una matriz capsular poliaromática http://www.nature.com/articles/s41467-017-00605-5
dulce éxito: la nanocápsula se une perfectamente a la sacarosa en agua http://www.titech.ac.jp/english/news/2017/039190.html
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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