Avance en detección de variantes de proteínas utilizando tecnología de nanoporos avanza en diagnóstico POC

Las células humanas contienen alrededor de 20.000 genes que codifican proteínas, aunque el número real de proteínas presentes en las células supera con creces esta cifra, y se conoce que existen más de un millón de estructuras distintas. Estas variantes ocurren a través de un procedimiento conocido como modificación postraduccional (PTM), que ocurre después de que una proteína se ha transcrito a partir del ADN. La PTM crea cambios estructurales, como la adición de grupos químicos o cadenas de carbohidratos a los aminoácidos individuales que componen las proteínas. Como resultado, la misma cadena proteica puede tener cientos de variaciones posibles. Estas variantes juegan un papel esencial en la biología, regulando procesos biológicos complejos dentro de las células individuales. Comprender la variación podría mejorar enormemente nuestro conocimiento de las funciones celulares. Sin embargo, producir un inventario completo de proteínas hasta ahora ha sido inalcanzable.

Un equipo de científicos dirigido por la Universidad de Oxford (Oxford, Reino Unido) ha logrado un avance significativo en la identificación de variaciones en las estructuras de las proteínas. Su método utiliza tecnología de nanoporos de última generación para detectar variaciones estructurales a nivel de una sola molécula, incluso en lo profundo de cadenas de proteínas largas. Los investigadores idearon con éxito la técnica de análisis de proteínas basada en la tecnología de secuenciación de ADN/ARN de nanoporos. En este método, un flujo direccional de agua captura y despliega proteínas 3D en cadenas lineales que se alimentan a través de diminutos poros que solo permiten el paso de una molécula de aminoácido a la vez. Las variaciones estructurales se reconocen midiendo las fluctuaciones en una corriente eléctrica aplicada a través del nanoporo. Cada molécula interrumpe la corriente de manera diferente, dándoles una firma única.

El equipo demostró con éxito la eficacia de este método en la detección de tres modificaciones diferentes de PTM (fosforilación, glutatión y glicosilación) a nivel de molécula única en cadenas de proteínas que superan los 1.200 residuos. Estos incluyeron modificaciones profundamente incrustadas dentro de la secuencia de la proteína. Lo que es particularmente digno de mención es que el método funciona sin necesidad de etiquetas, enzimas o reactivos adicionales. Esta nueva técnica de caracterización de proteínas se puede integrar fácilmente en los dispositivos de secuenciación de nanoporos portátiles disponibles actualmente, lo que permite el rápido desarrollo de inventarios de proteínas de células y tejidos individuales. Esto podría acelerar los diagnósticos en el punto de atención y facilitar la detección personalizada de variantes de proteínas específicas relacionadas con enfermedades como el cáncer y los trastornos neurodegenerativos.

“Este método simple pero poderoso abre numerosas posibilidades. Inicialmente, permite el examen de proteínas individuales, como las involucradas en enfermedades específicas”, dijo la profesora Yujia Qing del Departamento de Química de la Universidad de Oxford. “A largo plazo, el método tiene el potencial de crear inventarios extendidos de variantes de proteínas dentro de las células, desbloqueando conocimientos más profundos sobre los procesos celulares y los mecanismos de la enfermedad”.

"La capacidad de ubicar e identificar modificaciones postraduccionales y otras variaciones de proteínas a nivel de una sola molécula es una gran promesa para avanzar en nuestra comprensión de las funciones celulares y las interacciones moleculares", agregó el profesor Hagan Bayley del Departamento de Química de la Universidad de Oxford. "También puede abrir nuevas vías para la medicina personalizada, el diagnóstico y las intervenciones terapéuticas".

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