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(Noticias de Nanowerk) Agradezca al raro ibis crestado por una pista que algún día podría ayudar a nuestros cuerpos a producir mejores medicamentos.
La especie aviar es la única conocida que produce naturalmente una enzima capaz de generar un aminoácido no canónico; es decir, uno que no esté entre los 20 necesarios para codificar la mayoría de las proteínas.
Que exista, un descubrimiento realizado mediante la comparación computacional de bases de datos genómicas, prueba que esta enzima puede funcionar en el contexto de las células vivas, incluso si los científicos no saben qué está haciendo por el ave.
Pero tienen una idea bastante buena de lo que podría hacer por nosotros.
Un nuevo estudio realizado por el químico Han Xiao de la Universidad de Rice, el físico teórico Peter Wolynes y sus colegas muestra que el aminoácido sulfotirosina (sTyr), un mutante del aminoácido tirosina estándar, es un componente clave para la programación de las células vivas, que producen proteínas terapéuticas. Rápido. Potencialmente, podría permitir que las células sirvan como sensores, monitoreen su entorno y respondan con el tratamiento necesario.
Para imitar la capacidad del ibis para sintetizar e incorporar sTyr en proteínas, el ADN de una célula debe modificarse con un codón mutado, que a su vez produce la enzima transferasa aviar sulfotransferasa 1C1. Esto cataliza la formación de sTyr, un componente de reconocimiento esencial en una variedad de interacciones biomoleculares.
El estudio de prueba de concepto produjo células de mamíferos que sintetizan sTyr por primera vez. En un experimento, el laboratorio de Xiao produjo células que aumentaron la eficacia de los inhibidores de trombina, anticoagulantes que se usan para evitar que la sangre se coagule.
El estudio aparece en comunicación de la naturaleza («Liberar el potencial de la biosíntesis de aminoácidos no canónicos para generar células con sulfatación de tirosina precisa»)
«En la naturaleza, la mayoría de nuestras especies están formadas por 20 bloques de construcción canónicos», dijo Xiao. “Si desea agregar un bloque de construcción adicional, debe pensar en cómo hacerlo. Solucionamos este problema: podemos pedirle al celular que lo haga.
«Pero luego debemos tener la maquinaria de traducción para reconocerlo. Y un codón especial para codificar este nuevo bloque de construcción», dijo. «Con este estudio, hemos cumplido con los tres requisitos».
Xiao recibió una subvención de los Institutos Nacionales de Salud en 2019 para estudiar si las células pueden programarse para producir sustancias con aminoácidos adicionales. El nuevo estudio muestra el espectacular progreso del laboratorio.
Hasta ahora, los científicos han alimentado células con aminoácidos no canónicos sintetizados químicamente. Dejar que la célula haga el trabajo es mucho más eficiente, dijo Xiao, pero hacerlo requerirá el descubrimiento de una nueva enzima transferasa con bolsillos de tirosina que podría unirse al sulfato. Esta combinación de cerradura y llave podría usarse como base para una variedad de convertidores catalíticos.
«A través de esta nueva estrategia para modificar proteínas, ahora podemos cambiar por completo la estructura y función de una proteína», dijo. «Para nuestros modelos de inhibidores de trombina, hemos demostrado que agregar un componente no natural al fármaco puede hacer que el fármaco sea mucho más potente».
Valía la pena echar un vistazo para ver si la naturaleza los había reducido a un codón útil. Xiao contrató a Wolynes, codirector del Centro de Física Biológica Teórica, cuyo laboratorio comparó las bases de datos del genoma y encontró sulfotransferasa 1C1 en el ibis.
El laboratorio de Xiao utilizó un codón de parada ámbar mutante, un grupo de tres nucleótidos de uracilo, adenina y guanina, para codificar la sulfotransferasa deseada, lo que resultó en una línea celular de mamífero completamente autónoma que puede biosintetizar sTyr y convertirla en proteínas con gran precisión. Instalar en pc.
«Tuvimos suerte», dijo Xiao. «Ibis es la única especie que descubrió esto a través de una búsqueda de similitud de secuencias de información genómica. Después de eso, les preguntamos si podían averiguar por qué esta enzima reconoce la tirosina, pero nuestra sulfotransferasa humana no».
El equipo de Wolynes utilizó AlphaFold2, un programa de inteligencia artificial desarrollado por DeepMind de Alphabet que predice estructuras de proteínas.
Los investigadores esperan utilizar la combinación de bioinformática y detección computacional para crear una biblioteca de aminoácidos no canónicos biosintetizados.
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