Los científicos usan ondas de sonido para probar qué tan bien se unen los anticuerpos sintéticos a sus objetivos de antígeno

7 de junio de 2023

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por Prensa celular

Dependemos de los enlaces temporales proteína-proteína para procesos esenciales, incluidas las reacciones enzimáticas, la unión de anticuerpos y la respuesta a la medicación. Ser capaz de caracterizar con precisión estos enlaces es importante para probar el rendimiento de terapias potenciales, pero los métodos actualmente disponibles para hacerlo tienen capacidades limitadas para proporcionar información a nivel de enlace único o para probar un gran número de enlaces.

El 7 de junio en Biophysical Journal, los investigadores presentaron un método más accesible para medir la fuerza y ​​la duración de los enlaces proteína-proteína bajo cargas similares a las que experimentarían dentro de nuestros cuerpos. El método utiliza ondas de sonido para separar las proteínas unidas y correas de ADN para mantener las dos proteínas juntas para que puedan volver a unirse después de que se rompa su conexión. Esta innovación permite volver a probar los mismos enlaces de proteínas hasta 100 veces, proporcionando información valiosa sobre cómo cambia la fuerza de enlace a medida que las moléculas envejecen.

"Queríamos proponer un método que sea lo suficientemente modular para aplicarlo a diferentes tipos de enlaces, que tenga un rendimiento razonable y que alcance una alta precisión molecular que actualmente solo está disponible con técnicas muy refinadas, como pinzas ópticas o magnéticas, que a menudo son difícil de entender para los no especialistas", dice el autor principal Laurent Limozin, biofísico del Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS).

Para hacer esto, el equipo de Limozin, en colaboración con colegas de Marsella y París, combinó dos tecnologías existentes: la espectroscopia de fuerza acústica, que permite probar muchos pares moleculares simultáneamente, y andamios de ADN, que permiten probar los mismos enlaces repetidamente.

Durante la espectroscopia de fuerza acústica, se analizan pares de proteínas unidas dentro de una cámara llena de líquido. Las proteínas están restringidas por un andamiaje de ADN, de modo que una hebra de ADN une la primera proteína al fondo de la cámara, mientras que otra hebra une la segunda proteína a una pequeña perla de sílice. Cuando los investigadores hacen estallar la cámara con una onda de sonido, la fuerza de la onda tira de la perla de silicio, y la proteína a la que está unida, lejos del fondo de la cámara. Si la fuerza es lo suficientemente fuerte, esta acción de tracción rompe el vínculo entre las dos proteínas. Sin embargo, en este nuevo método, una tercera hebra de ADN actúa como una correa para mantener las proteínas juntas después de que se rompa su enlace.

"La originalidad de nuestro método es que, además de estos dos hilos en cada lado, en el medio tienes esta correa que conecta los dos hilos y mantiene las proteínas juntas en caso de ruptura", dice Limozin. “Sin esta correa, el desprendimiento sería irreversible, pero esto te permite repetir la medición casi tantas veces como quieras”.

Como prueba de concepto, el equipo de investigación utilizó la técnica para caracterizar dos interacciones de una sola molécula de interés biomédico: el vínculo entre las proteínas y la rapamicina, un fármaco inmunosupresor, y el vínculo entre un anticuerpo de un solo dominio y un antígeno del VIH-1.

Los investigadores observaron estos ciclos de unión y ruptura usando un microscopio. Ser capaz de probar el mismo enlace proteína-proteína varias veces es importante para explorar la variación entre pares molecularmente idénticos. También permite a los investigadores examinar cómo cambian estas interacciones a medida que las moléculas envejecen, lo que podría ser importante para determinar la vida media de fármacos o anticuerpos.

"Con esta herramienta, tenemos una manera de profundizar y probar ideas experimentales sobre la heterogeneidad molecular y el envejecimiento molecular", dice Limozin. "Nosotros, y otros, sospechamos que la caracterización de estas propiedades será muy útil para diseñar terapias futuras que deberán funcionar en situaciones en las que intervienen fuerzas mecánicas".

Más información: Combinación de andamios de ADN y espectroscopia de fuerza acústica para caracterizar enlaces de proteínas individuales, Biophysical Journal (2023). DOI: 10.1016/j.bpj.2023.05.004

Información del diario:Revista biofísica

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