Algunos tipos de bacterias tienen la capacidad de perforar agujeros en otras células y matarlas. Lo hacen mediante la liberación de proteínas especializadas llamadas "toxinas formadoras de poros" PFT que se adhieren a la membrana de la célula y forman un canal en forma de tubo quelo atraviesa. Este agujero ¿estructura? a través de la membrana se llama poro. Perforado por múltiples PFT, la célula objetivo se autodestruye.
Sin embargo, las PFT han generado mucho interés más allá de las infecciones bacterianas. Los poros de tamaño nanométrico que forman se usan para "detectar" biomoléculas: una molécula biológica, por ejemplo, ADN o ARN, atraviesa el nanoporo como una cuerda dirigida por un voltaje, ysus componentes individuales p. ej., ácidos nucleicos en el ADN emiten distintas señales eléctricas que pueden leerse. De hecho, la detección de nanoporos ya está en el mercado como una herramienta importante para la secuenciación de ADN o ARN.
Publicando en Comunicaciones de la naturaleza , los científicos dirigidos por Matteo Dal Peraro en EPFL han estudiado otra PFT importante que se puede usar de manera efectiva para una detección más compleja, como la secuenciación de proteínas. La toxina es aerolisina, que es producida por la bacteria Aeromonas hydrophila, y es la "fundación"miembro "de una importante familia de PFT que se encuentran en muchos organismos.
Una de las principales ventajas de la aerolisina es que forma poros muy estrechos que pueden distinguir moléculas con una resolución mucho más alta que otras toxinas. Estudios anteriores han demostrado que la aerolisina puede usarse para "detectar" varias biomoléculas, pero noApenas se han realizado estudios sobre la relación entre la estructura de aerolisina y sus capacidades de detección molecular.
Los investigadores utilizaron por primera vez un modelo estructural de aerolisina para estudiar su estructura con simulaciones por computadora. Como proteína, la aerolisina está compuesta de aminoácidos, y el modelo ayudó a los científicos a comprender cómo esos aminoácidos afectan la función de la aerolisina en general.
Una vez que tuvieron una idea de esa relación, los investigadores comenzaron a cambiar estratégicamente diferentes aminoácidos en el modelo de computadora. El modelo luego predijo el posible impacto de cada cambio en la función general de la aerolisina.
Al final del proceso computacional, el Dr. Chan Cao, autor principal de este trabajo, produjo dieciséis poros de aerolisina "mutantes" genéticamente modificados, los incrustó en bicapas lipídicas para simular su posición en una membrana celular, y llevó a cabo variasmediciones grabación de un solo canal y experimentos de translocación molecular para comprender cómo se regulan a nivel molecular la conductancia iónica, la selectividad iónica y las propiedades de translocación del poro de la aerolisina.
Y con este enfoque, los investigadores finalmente encontraron lo que impulsa la relación entre la estructura y la función de la aerolisina: su tapa. El poro de la aerolisina no es solo un tubo que atraviesa la membrana, sino que también tiene una estructura similar a la tapaque atrae y ata la molécula objetivo y la "atrae" a través del canal del poro. Y el estudio encontró que son las electrostáticas en esta región de la tapa las que dictan esta relación.
"Al comprender los detalles de cómo la estructura del poro de la aerolisina se conecta a su función, ahora podemos diseñar poros personalizados para diversas aplicaciones de detección", dice Dal Peraro. "Esto abriría nuevas oportunidades inexploradas para secuenciar biomoléculas como ADN,proteínas y sus modificaciones postraduccionales con aplicaciones prometedoras en secuenciación de genes y detección de biomarcadores para diagnóstico ". Los científicos ya han presentado una patente para su secuenciación y caracterización de los poros de aerolisina genéticamente modificados".
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Materiales proporcionado por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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