Método de conjugación de proteínas ofrece nuevas posibilidades de biomateriales

equipo de investigación demuestra cómo el cambio de la proteína puntos decoración comportamiento de impacto

Universidad del Noroeste

sistemas biológicos están a la fuente de muchos productos diseñados para mejorar nuestras vidas. ADN recombinante, por ejemplo, que retools moléculas de varios orígenes genéticos para nuevos propósitos, ha estimulado el aumento de la terapéutica de cambio de vida, como las proteínas de la coagulación de la sangre y la insulina sintética únicas.

“Biomateriales funcionales novedosos hacen posibles nuevas oportunidades de transformación para impactar la sociedad de una manera beneficiosa,” dijo Michael Jewett, profesor asociado de ingeniería química y biológica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Northwestern McCormick. “El uso de los mismos tipos de máquinas utilizadas en las células para producir proteínas de insulina, mi laboratorio está explorando si podemos crear nuevos tipos de polímeros de la proteína que podrían tener utilidad en otras aplicaciones y materiales.”

El grupo de Jewett, junto con el laboratorio de Rachel O’Reilly, profesor de química en la Universidad de Warwick en el Reino Unido, han dado un paso importante hacia ese objetivo mediante la demostración de un nuevo método en el que cierto tipo de polímeros puede mostrar nuevo y único funcionalidades.

La investigación se publica en la portada del número de septiembre ofBioconjugate Química. Jian Li y Arnaz ranji, asociados postdoctorales en el laboratorio de Jewett, también contribuyeron al papel. El trabajo fue patrocinado por el Programa Nacional de Materiales Science Foundation Red Mundial, DARPA, y la Fundación David y Lucille Packard.

En el estudio, el equipo de ingeniería Jewett dos “asas” en extremos opuestos de un compuesto biológico de origen natural, en este caso una proteína fluorescente verde superfolder (sfGFP) encontrado en las medusas. Las asas sirvieron como puntos de conexión para un par de polímeros creados químicamente desarrollados por O’Reilly, un co-autor correspondiente. Luego, los investigadores iniciaron un proceso químico llamado bioconjugation, que unía la proteína y aminoácidos sfGFP juntos a través de una reacción química, dando lugar a un nuevo polímero.

“Nos imaginamos la creación de un polímero de proteína dentro de las células que podrían ser decorado con polímeros químicos realizados por un químico”, dijo Jewett. “Mediante la combinación de la mejor esencia de la síntesis de biomoléculas y lo mejor de la química de polímeros, sentimos que podíamos dotar al producto con algún tipo de comportamiento único y funcional.”

Al analizar el nuevo material, los investigadores hicieron un descubrimiento sorprendente: el cambio de la posición de los puntos de unión de la proteína sfGFP influenciadas las propiedades funcionales del polímero –en este caso la capacidad de respuesta de temperatura – después de que se conjuga. “Este estudio proporciona una visión fascinante en el diseño de nuevos materiales biohíbridos y pone de relieve que las propiedades materiales fundamentales se pueden ajustar fácilmente a través del diseño razón de ser,” dijo O’Reilly.

“Históricamente, los investigadores han estado limitados por su habilidad para decorar las proteínas de una manera específica de sitio”, dijo Jewett. “Este trabajo demuestra que podemos decorar en múltiples posiciones e identificar por primera vez que la forma en que se elige para decorar una proteína tendrá un impacto en su comportamiento material”.

Jewett advierte que la investigación en polímeros bioconjugate todavía está en sus primeros días, pero cree comida para llevar del papel podrían abrir la puerta a nuevos niveles de diseño para los ingenieros de materiales para explorar en el futuro. Es esperanzador el campo eventualmente podría conducir a la creación de nuevas clases de polímeros, incluyendo aquellos que son sensibles a los estímulos múltiples, incluyendo los que están en la naturaleza.

“La noción de fabricación de materiales sensibles y de autocuración son una propuesta interesante para los biólogos sintéticos”, dijo Jewett. “¿No sería bueno tener el hormigón auto-sanación pavimentada en las calles de una ciudad como Chicago? Estos son los tipos de posibilidades que podrían estar abiertas a nosotros en el futuro “.

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