12.01.2022 - Université de Montréal

Los químicos utilizan el ADN para construir la antena más pequeña del mundo

"Los resultados son tan emocionantes que actualmente estamos trabajando en la creación de una empresa emergente"

Investigadores de la Universidad de Montreal han creado una nanoantena para controlar el movimiento de las proteínas. El dispositivo, que se publica esta semana en Nature Methods, es un nuevo método para controlar el cambio estructural de las proteínas a lo largo del tiempo, y puede ayudar a los científicos a comprender mejor las nanotecnologías naturales y las diseñadas por el hombre.

"Los resultados son tan emocionantes que actualmente estamos trabajando en la creación de una empresa de nueva creación para comercializar y poner esta nanoantena a disposición de la mayoría de los investigadores y de la industria farmacéutica", dijo el profesor de química de la UdeM Alexis Vallée-Bélisle, autor principal del estudio.

Una antena que funciona como una radio de dos vías

Hace más de 40 años, los investigadores inventaron el primer sintetizador de ADN para crear moléculas que codifican la información genética. "En los últimos años, los químicos se han dado cuenta de que el ADN también puede emplearse para construir diversas nanoestructuras y nanomáquinas", añade el investigador, que también es titular de la Cátedra de Investigación de Canadá en Bioingeniería y Bionanotecnología.

"Inspirándonos en las propiedades 'tipo Lego' del ADN, con bloques de construcción que suelen ser 20.000 veces más pequeños que un cabello humano, hemos creado una nanoantena fluorescente basada en el ADN, que puede ayudar a caracterizar la función de las proteínas", dijo

"Al igual que una radio bidireccional que puede tanto recibir como transmitir ondas de radio, la nanoantena fluorescente recibe luz en un color, o longitud de onda, y dependiendo del movimiento de la proteína que detecta, entonces transmite luz de vuelta en otro color, que podemos detectar".

Una de las principales innovaciones de estas nanoantenas es que la parte receptora de la antena se emplea también para detectar la superficie molecular de la proteína estudiada a través de la interacción molecular.

Una de las principales ventajas de utilizar el ADN para diseñar estas nanoantenas es que la química del ADN es relativamente sencilla y programable", afirma Scott Harroun, estudiante de doctorado en química de la UdeM y primer autor del estudio.

"Las nanoantenas basadas en el ADN pueden sintetizarse con diferentes longitudes y flexibilidades para optimizar su función", dijo. "Se puede acoplar fácilmente una molécula fluorescente al ADN y, a continuación, unir esta nanoantena fluorescente a una nanomáquina biológica, como una enzima".

"Ajustando cuidadosamente el diseño de la nanoantena, hemos creado una antena de cinco nanómetros de longitud que produce una señal distintiva cuando la proteína está realizando su función biológica".

Los científicos creen que las nanoantenas fluorescentes abren muchas vías interesantes en la bioquímica y la nanotecnología.

"Por ejemplo, pudimos detectar, en tiempo real y por primera vez, la función de la enzima fosfatasa alcalina con una variedad de moléculas biológicas y fármacos", dijo Harroun. "Esta enzima se ha visto implicada en muchas enfermedades, como varios tipos de cáncer y la inflamación intestinal.

"Además de ayudarnos a entender cómo funcionan o funcionan mal las nanomáquinas naturales, lo que conduce a la enfermedad, este nuevo método también puede ayudar a los químicos a identificar nuevos fármacos prometedores, así como guiar a los nanoingenieros para desarrollar nanomáquinas mejoradas", añadió Dominic Lauzon, coautor del estudio que hace su doctorado en química en la UdeM.

Uno de los principales avances que permiten estas nanoantenas es también su facilidad de uso, dijeron los científicos.

"Quizá lo que más nos entusiasma es la constatación de que muchos laboratorios de todo el mundo, equipados con un espectrofluorómetro convencional, podrían emplear fácilmente estas nanoantenas para estudiar su proteína favorita, como por ejemplo para identificar nuevos fármacos o desarrollar nuevas nanotecnologías", dijo Vallée-Bélisle.

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