Home Smartwatch Avances en ingeniería de precisión de láminas beta de cuatro hilos

Avances en ingeniería de precisión de láminas beta de cuatro hilos

71

Un enfoque recientemente desarrollado puede producir exactamente láminas β de cuatro cadenas mediante la coordinación metal-péptido, informan investigadores del Instituto de Ciencias de Tokio. Su enfoque innovador supera los desafíos de larga data en la formación controlada de láminas β, incluida la agregación de fibrillas y la variación isomérica incontrolada en el producto final. Este desarrollo puede avanzar en el estudio y la aplicación de láminas β en biotecnología y nanotecnología.

Además de la disposición natural de los aminoácidos que forman una proteína, su disposición tridimensional en el espacio también es importante para su función. Por ejemplo, las láminas β, que son estructuras en forma de láminas formadas por enlaces de hidrógeno entre cadenas peptídicas adyacentes, desempeñan un papel importante en la estabilidad y el plegamiento de las proteínas. También están implicados en diversas enfermedades neurodegenerativas, incluida la enfermedad de Alzheimer. Por otro lado, la ingeniería de láminas β tiene aplicaciones potenciales en biotecnología, medicina y ciencia de nanomateriales.

Desafortunadamente, es bastante difícil producir conjuntos de láminas β con números controlados con precisión por dos razones. En primer lugar, las láminas β multicatenarias se ensamblan formando agregados llamados fibrillas, que no son fácilmente solubles y pueden alterar o anular su función biológica. En segundo lugar, cuando las cadenas peptídicas se pliegan durante la síntesis de la hoja β, son posibles muchos isómeros estructurales. Esto significa que los ensamblajes resultantes a menudo tienen orientaciones, alineaciones o números de hebras impredecibles, lo que dificulta producir solo un compuesto objetivo específico. Por estos motivos, se necesita un nuevo enfoque para crear hojas β personalizadas.

En un estudio reciente publicado en Edición Internacional de Química Aplicada El 22 de octubre de 2024, un equipo de investigadores dirigido por el profesor asociado Tomohisa Sawada del Instituto de Ciencias de Tokio de Japón (Science Tokyo) se propuso encontrar una solución a estos problemas. Como se informó en su estudio, desarrollaron un enfoque prometedor para generar láminas β de cuatro cadenas utilizando átomos de plata como centros de coordinación de péptidos metálicos.

Los investigadores diseñaron un pentapéptido, llamado simplemente ‘1,’ en el que los residuos segundo y cuarto eran residuos de alanina sustituida con 3-piridilo. Los grupos piridilo, introducidos en lados opuestos de la cadena principal, sirvieron como sitios de complejación metálica para los átomos de plata. Al agregar plata (Ag), dos ‘1Las moléculas se combinarán para formar una Ag.2(1)2 anillo como hipotético intermediario. Curiosamente, debido a la inversión de coordinación metálica durante la reacción, el par Ag2(1)2 Los anillos terminan en una posición cerrada, con enlaces de hidrógeno entre pentapéptidos adyacentes que mantienen unida la estructura general de la hoja β.

El equipo confirmó la síntesis exitosa de estas estructuras interconectadas (Ag2(1)2)2mediante resonancia magnética nuclear y mediciones cristalográficas de rayos X. En particular, las láminas β de cuatro cadenas generadas convergieron en el mismo tipo de estructura isomérica sin agregación. En pocas palabras, todas las cadenas β están formadas por dos anillos interconectados, con la primera y tercera cadenas apuntando en una dirección y la segunda y cuarta en la otra. Las posiciones relativas de los sitios de complejación de metales entrelazados también fueron similares en todas las cadenas β preparadas. “Nuestros resultados mostraron que la combinación de la formación de enlaces de hidrógeno de amida de hoja β y el entrecruzamiento metálico de las cadenas laterales limita el número de isómeros posibles. En otras palabras, demostramos que el entrecruzamiento de cadenas laterales no covalentes es altamente selectivo. de láminas β en forma discreta”, comentó Swada.

Los hallazgos presentados en este estudio pueden facilitar el estudio de las hojas β, liberando así su potencial en biotecnología y nanotecnología de próxima generación. “Hasta donde sabemos, este es el primer ejemplo de una construcción precisa de una lámina β de cuatro cadenas ensamblada únicamente a partir de interacciones no covalentes. Creemos que nuestros esfuerzos allanarán el camino para la construcción racional de estructuras de láminas β. y funcionará en el futuro”, concluyó Swada, entusiasmado con las posibilidades.

Source link