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Químicos crean una nanoantena a base de ADN, la más minúscula del mundo

Investigadores de la Universidad de Montreal han creado una nanoantena a base de ADN, la más minúscula del mundo, con el objetivo de monitorear los movimientos de las proteínas.

Presentado en Nature Methods, el dispositivo es un nuevo método para monitorear el cambio estructural de las proteínas a lo largo del tiempo, y puede ser de gran ayuda para ayudar a los científicos a comprender mejor las nanotecnologías naturales y diseñadas por humanos.

«Los resultados son tan emocionantes que actualmente estamos trabajando en la creación de una nueva empresa para comercializar y hacer que esta nanoantena esté disponible para la mayoría de los investigadores y la industria farmacéutica», dijo en un comunicado el profesor de química Alexis Vallée-Bélisle, autor principal del estudio.

Hace más de 40 años, los investigadores inventaron el primer sintetizador de ADN para crear moléculas que codifican información genética. «En los últimos años, los químicos se han dado cuenta de que el ADN también se puede emplear para construir una variedad de nanoestructuras y nanomáquinas», agregó el investigador, que también ocupa la Cátedra de Investigación de Canadá en Bioingeniería y Bionanotecnología.

«Inspirados por las propiedades del ADN ‘similares a Lego’, con bloques de construcción que suelen ser 20.000 veces más pequeños que un cabello humano, hemos creado una nanoantena fluorescente basada en ADN, que puede ayudar a caracterizar la función de las proteínas», dijo.

«Como una radio de dos vías que puede recibir y 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, luego transmite luz en otro color, que podemos detectar.»

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

Una de las principales ventajas de usar ADN para diseñar estas nanoantenas es que la química del ADN es relativamente simple y programable «, dijo Scott Harroun, estudiante de doctorado en química de la Universidad de Montreal y primer autor del estudio.

«Las nanoantenas basadas en ADN se pueden sintetizar con diferentes longitudes y flexibilidades para optimizar su función», dijo. «Se puede unir fácilmente una molécula fluorescente al ADN y luego unir esta nanoantena fluorescente a una nanomáquina biológica, como una enzima.

«Al ajustar cuidadosamente el diseño de la nanoantena, hemos creado una antena de cinco nanómetros de largo que produce una señal distinta cuando la proteína está realizando su función biológica».

Las nanoantenas fluorescentes abren muchas avenidas interesantes en bioquímica y nanotecnología, creen los científicos.

«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 ha estado implicada en muchas enfermedades, incluidos varios cánceres e inflamación intestinal.

«Además de ayudarnos a comprender cómo funcionan o no funcionan las nanomáquinas naturales, lo que en consecuencia conduce a enfermedades, 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 de el estudio y doctorando en química.

Un avance principal que permiten estas nanoantenas es también su facilidad de uso, dijeron los científicos.

«Quizás lo que más nos entusiasma es darnos cuenta de que muchos laboratorios de todo el mundo, equipados con un espectrofluorómetro convencional, podrían emplear fácilmente estas nanoantenas para estudiar su proteína favorita, como para identificar nuevos fármacos o desarrollar nuevas nanotecnologías», dijo Vallée-Bélisle.