Bloqueo de las estructuras de azúcar en los virus y las células tumorales
La proteína artificial de unión al azúcar puede inhibir el crecimiento celular
Durante una infección viral, los virus entran en el cuerpo y se multiplican en sus células. A menudo los virus se adhieren específicamente a las estructuras de azúcar de las células huéspedes, o presentan estructuras de azúcar características en su propia superficie. Los investigadores de la Universidad Técnica de Munich (TUM) han desarrollado un nuevo tipo de reactivo proteínico para identificar las estructuras de azúcar biológicas, que puede bloquear la propagación de una enfermedad en el cuerpo si se utiliza para bloquear las estructuras de azúcar de una célula o un patógeno.
Los resultados de la investigación actual del profesor Skerra están allanando el camino para el desarrollo de nuevos tipos de proteínas aglutinantes para las estructuras biológicas del azúcar, que desempeñan un papel importante en el cáncer así como en las enfermedades infecciosas. - Lo que puedes ver aquí: Un modelo de ligando de azúcar (amarillo) se une al grupo de ácido bórico (verde) en el bolsillo de una proteína de unión (rosa).
TUM-Chair of Biological Chemistry
El laboratorio dirigido por Arne Skerra, profesor de química biológica, se centra en el diseño de proteínas de unión artificial para aplicaciones terapéuticas. Los resultados de las investigaciones actuales del laboratorio están allanando el camino para el desarrollo de nuevos tipos de proteínas de unión para estructuras de azúcar biológicas, que desempeñan un papel importante en el cáncer así como en las enfermedades infecciosas.
Reconocimiento de las estructuras biológicas del azúcar
"El reconocimiento de moléculas de azúcar específicas, o los llamados carbohidratos, es de vital importancia en muchos procesos biológicos", explica el Prof. Skerra. La mayoría de las células llevan un marcador que consiste en cadenas de azúcar que están adheridas al exterior de la membrana celular o a las proteínas de la membrana, permitiendo así al cuerpo identificar a dónde pertenecen estas células o si ciertas células son extrañas. Los patógenos también tienen estructuras de azúcar propias, o pueden unirse a ellas.
Las proteínas, que realizan una amplia gama de funciones dentro de las células, generalmente sólo tienen una baja afinidad con los azúcares. Por lo tanto, su reconocimiento molecular plantea un desafío. La razón: las moléculas de agua tienen un aspecto similar a las moléculas de azúcar, lo que significa que están básicamente ocultas en el entorno acuoso de las células. Por lo tanto, el grupo de investigación del Prof. Skerra se propuso diseñar una proteína de unión artificial con una composición química peculiar que facilita la unión a las estructuras biológicas del azúcar.
Un grupo de ácido bórico implementado en una proteína como aminoácido
Los aminoácidos son los bloques de construcción de las proteínas. Por regla general, la naturaleza sólo utiliza 20 aminoácidos en todos los organismos vivos. "Usando las posibilidades abiertas por la biología sintética, hemos empleado un aminoácido artificial adicional", informa la investigadora Carina A. Sommer.
"Hemos logrado incorporar un grupo de ácido bórico, que ejerce una afinidad intrínseca con las moléculas de azúcar, en la cadena de aminoácidos de una proteína. Al hacer esto, hemos creado una clase completamente nueva de proteína de unión para las moléculas de azúcar", explica Sommer. Esta función artificial de unión al azúcar es superior a las proteínas de unión naturales (las llamadas lectinas) tanto en fuerza como en lo que respecta a las posibles especificidades del azúcar.
"La actividad de fijación del ácido bórico y sus derivados se conoce desde hace casi un siglo", dice el Prof. Skerra. "El elemento químico boro es común en la tierra y tiene una baja toxicidad, pero hasta ahora ha permanecido en gran parte inexplorado por los organismos."
"Mediante el uso de cristalografía de rayos X, hemos logrado desentrañar la estructura cristalina de un complejo modelo de esta proteína artificial, lo que nos ha permitido validar nuestro concepto biomolecular", explica el científico Dr. Andreas Eichinger.
El siguiente paso: hacia la aplicación médica
Después de aproximadamente cinco años de investigación científica fundamental, los hallazgos del laboratorio del profesor Skerra pueden aplicarse ahora a necesidades médicas prácticas. El Prof. Skerra señala: "Nuestros resultados no sólo deberían utilizarse para apoyar el futuro desarrollo de nuevos ligandos de carbohidratos en la química biológica, sino que también deberían allanar el camino para crear agentes de alta afinidad para controlar o bloquear las estructuras de azúcar médicamente relevantes en las superficies de las células".
Este "agente bloqueador" podría utilizarse en condiciones en las que se evidencia un fuerte crecimiento celular o cuando los patógenos se adhieren a las células, por ejemplo en oncología y virología. Si logramos bloquear la función de unión al azúcar y ralentizar el progreso de una enfermedad, esto daría al sistema inmunológico del paciente tiempo suficiente para movilizar las defensas naturales del cuerpo.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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