Uma toxina com um toque útil
O seu trabalho abre a porta a novas aplicações em tecnologias lab-on-a-chip, biossensores e protótipos de células artificiais
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Os investigadores da rede SNI descobriram uma nova forma de fundir vesículas lipídicas a pH neutro. Utilizando um fragmento da toxina da difteria, a equipa conseguiu a fusão das membranas das vesículas sem necessidade de pré-tratamento ou de condições rigorosas. O seu trabalho, recentemente publicado na revista Communications Chemistry, abre a porta a novas aplicações em tecnologias lab-on-a-chip, biossensores e protótipos de células artificiais.
Os aminoácidos específicos carregados positivamente do domínio da toxina da difteria (pontos cinzentos) ligam-se a membranas de vesículas carregadas negativamente (T-SVs - vesículas mais pequenas associadas ao domínio T). As vesículas aderem então a uma superfície de vidro. Isto leva a uma tensão assimétrica na membrana (vermelho). Quando outras vesículas que flutuam livremente na solução se fundem com uma vesícula aderente, a tensão da membrana é reduzida e formam-se vesículas maiores (LVs).
P. Jasko, University of Basel and PSI
As vesículas lipídicas - pequenas esferas envolvidas por membranas - são ferramentas importantes na medicina e na nanotecnologia. Podem transportar agentes farmacêuticos para células e tecidos específicos ou conter agentes de contraste para exames de diagnóstico. Por outro lado, podem servir como blocos de construção versáteis na biologia sintética, onde a fusão controlada permite a criação de compartimentos maiores que imitam a complexidade das células vivas, partilhando e combinando os seus conteúdos.
Existem várias formas de produzir vesículas maiores, como a electroporação ou a produção microfluídica. Outra estratégia atractiva, inspirada na biologia, é permitir que vesículas mais pequenas se fundam em compartimentos maiores. A fusão é particularmente interessante porque imita os processos naturais e permite que os compartimentos cresçam e se liguem de forma dinâmica. No entanto, conseguir uma fusão de membranas bem controlada em laboratório, especialmente sem pré-tratamento das vesículas, tem sido um desafio. Para preparar o caminho para aplicações no mundo real, os investigadores estão a investigar a utilização de proteínas específicas para controlar e direcionar a fusão de vesículas.
A toxina da difteria permite a fusão de membranas
Uma equipa de investigação liderada pela Prof.ª Dr.ª Cornelia Palivan do Departamento de Química da Universidade de Basileia e pelo Dr. Richard A. Kammerer do Instituto Paul Scherrer (PSI) conseguiu agora um avanço na fusão de membranas orientada por proteínas em laboratório, utilizando a toxina da difteria.
"Uma parte específica da toxina da difteria, conhecida como domínio T, pode induzir a fusão de membranas mesmo a pH neutro - sem a necessidade de funcionalizar as membranas das vesículas durante a produção. É único, porque normalmente esta toxina actua em condições ácidas nas células", explica Piotr Jasko, primeiro autor do estudo e estudante de doutoramento no Instituto Suíço de Nanociências. "Nas nossas experiências, conseguimos mostrar como a ligação do domínio T da toxina leva à fusão da membrana sem comprometer a integridade da mesma", acrescenta.
Os aminoácidos com carga positiva são críticos
Certos aminoácidos carregados positivamente na proteína da difteria desempenham um papel na fusão a pH neutro. Os aminoácidos ligam-se à membrana da vesícula carregada negativamente e permitem depois a adsorção das vesículas a uma superfície de vidro.
A tensão assimétrica resultante na membrana é o gatilho que leva à fusão de partículas aderentes e flutuantes, que é acompanhada por uma redução na tensão da membrana. As vesículas que não aderem à placa de vidro e flutuam livremente na solução não se fundem entre si.
"Dependendo da força da carga positiva no domínio T ou da quantidade de lípidos com carga negativa, a fusão produz muitas vesículas pequenas ou poucas vesículas grandes, que em todos os casos mantêm a sua forma esférica", explica Richard Kammerer.
"A fusão orientada de membranas a pH neutro é de grande interesse para nós porque pode ser utilizada para numerosas aplicações. Constitui a base para várias tecnologias lab-on-a-chip, biossensores e uma possível utilização com análogos sintéticos de lipossomas - polimersomas para produzir mímicos celulares quimicamente mais avançados e estáveis", comenta Cornelia Palivan.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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