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Investigadores estadounidenses han desarrollado un método que les permite mantener vivas las proteínas fuera de las células. El descubrimiento allana el camino para materiales avanzados que tienen la misma funcionalidad que los organismos vivos, por ejemplo, esteras que limpian el aire de la contaminación química.

Créditos de la imagen Christopher DelRe, Charley Huang/UC Berkeley

A las proteínas no les gusta mucho vivir fuera de las células. Sabemos esto porque los investigadores han estado tratando de obtener proteínas estables en otros entornos durante años, pero con un éxito muy limitado. Los esfuerzos para combinar estas proteínas con materiales sintéticos y aún así mantenerlos funcionales durante un período de tiempo determinado tuvieron un destino similar.

Sin embargo, un nuevo artículo detalla un método que se puede usar para mantener estas proteínas activas en entornos sintéticos, lo que finalmente permite a los investigadores sacar provecho de su actividad a pedido.

Problemas

Las proteínas son los pesados ​​levantadores de la bioquímica. Literalmente, son proteínas constrictoras que hacen que tus músculos y, por extensión, tú, te muevas. Pero llévelos fuera del lugar acogedor que llamamos el cuerpo y se desmoronarán con bastante facilidad. Incluso si de alguna manera sobreviven, no significa que en realidad vayan a hacer algo. Una de sus limitaciones más significativas es que las proteínas deben plegarse correctamente para que funcionen; a menudo, esto significa que otras proteínas tienen que entrar y hacer el plegamiento.

Para solucionar ese problema, el equipo analizó secuencias de proteínas, patrones de plegamiento y varias superficies para ver si podían desarrollar un polímero que satisficiera las necesidades de las proteínas para mantener sus estructuras inalteradas y, por lo tanto, mantener la función.

Las proteínas tienen un patrón estadístico muy bien definido, por lo que si puedes imitar ese patrón, entonces puedes unir los sistemas sintético y natural, lo que nos permite hacer estos materiales, dice el primer autor Brian Panganiban.

El siguiente paso fue crear heteropolímeros aleatorios o RHP. Thpotenteyre básicamente las mismas cosas que un polímero (plástico), pero en lugar de usar un solo tipo de ladrillo (moléculas conocidas como monómeros), usan dos o más monómeros diferentes pero similares. Los RHP que desarrolló el equipo utilizaron cuatro tipos de monómeros, y cada uno se adaptó para interactuar químicamente con puntos de interés a lo largo de las proteínas. Los monómeros se conectaron de tal manera que imitaban la estructura de las proteínas naturales para ayudar a que estas interacciones fluyeran sin problemas.

Los investigadores de la Universidad de Northwestern simularon la molécula y su interacción con las proteínas de interés y determinaron que el material conducía al plegamiento correcto de las proteínas y mantendría la estabilidad de las proteínas fuera de las células vivas.

Filtrame esto

Hasta ahora todo bien, pero el equipo quería ir más allá de las simulaciones y probar sus resultados en la vida real. Decidieron utilizar los RHP y las proteínas para construir filtros de biorremediación. La proteína que eligieron para el trabajo fue la hidrolasa organofosforada (OPH), que degrada los compuestos tóxicos de fosfato orgánico, como los que se encuentran en los insecticidas o los agentes de guerra química.

Hicieron girar el RHP/OPH en esteras de fibra y las sumergieron en insecticida. Las esteras degradaron una cantidad de insecticida que pesaba aproximadamente una décima parte del peso de las esteras en solo unos minutos. El equipo dice que las esteras son fácilmente escalables y se pueden personalizar con diferentes proteínas, lo que significa que su tecnología podría usarse para una amplia gama de aplicaciones. De hecho, al menos parte de los fondos para esta investigación provino del Departamento de Defensa de EE. UU. Los tapetes se pueden usar para absorber armas químicas en zonas de guerra, para fregar áreas contaminadas, incluso como filtros manuales a pedido.

Creemos que hemos descifrado el código para interconectar sistemas naturales y sintéticos, dice el coautor Ting Xu, profesor de la Universidad de California, Berkeley.

A pesar del interés mostrado por los planificadores militares, las esteras muestran un gran potencial en la biorremediación de áreas contaminadas con eventos de contaminación química. Debido a que los RHP se pueden personalizar con una amplia gama de proteínas, lo que significa una amplia gama de sustancias con las que pueden interactuar y varias formas de hacerlo, el equipo de Xus cree que su trabajo podría formar la base de los laboratorios de química portátiles del futuro, un equipo de respuesta rápida para posibles eventos de contaminación ambiental.

El artículo Los heteropolímeros aleatorios conservan la función de las proteínas en entornos extraños se ha publicado en la revista Science .

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