Reporteros de la substancia química de Bioorthogonal

Los reporteros químicos de Bioorthogonal son los pequeños reporteros exógenos que químicamente no modifican las biomoléculas que los marcan con etiqueta a. Sus medios tamaño pequeño no interfieren con la expresión génica o la función de la proteína y pueden por lo tanto producir resultados más seguros en estudios de la investigación.

Haber de imagen: bogdanhoda/Shutterstock

Una de las maneras de entender procesos celulares es rastrear diversas moléculas usando reporteros. Marcar una proteína con etiqueta con la proteína fluorescente verde (GFP) es una de las maneras más populares de trazar la situación y el movimiento de proteínas dentro de una célula.

Las proteínas de la fusión de GFP son muy ampliamente utilizadas como su serie de la DNA se pueden agregar al extremo de un gen, y no requiere ninguna factores adicional. Sin embargo, la talla de GFP es muy grande que podría afectar posiblemente a la expresión y a la función de la proteína a la cual se marca con etiqueta.

También, las etiquetas como GFP se pueden aplicar solamente a la proteína y a no otras biomoléculas tales como glycans y lípidos. Semejantemente, las conjugaciones del anticuerpo son otro método para rastrear biomoléculas dentro de las células. Una vez más la talla es un considerable factor aquí que podría modificar los mismos parámetros que intenta medir.

Con este fin, las pequeñas moléculas para marcar y para denunciar la localización con etiqueta de biomoléculas son un campo de investigación cada vez más interesante. Las pequeñas moléculas pueden atravesar las membranas intra e intercelulares fácilmente y no afectan a la movilidad y a las propiedades de las moléculas que está denunciando. Una tal aproximación es uso de los reporteros de la substancia química del bioorthogonal.

Diseño de reporteros de la substancia química del bioorthogonal

Marcan con etiqueta a un andamio del objetivo y no induce al pequeño reportero idealmente ningunos cambios estructurales. Generalmente los andamios del objetivo se seleccionan tales que son utilizados por la maquinaria celular. Por ejemplo, uno de los andamios del objetivo es los aminoácidos, que llevan a los grupos químicos ortogonales. Estos aminoácidos son empleados por la célula durante la traslación de proteínas.

Otro ejemplo es el uso de llevar de los monosaccharaides (andamio) los reporteros químicos que sea incorporado en los glycans de la superficie de la célula por la célula. Discuten algunos de los reporteros químicos del bioorthogonal existente abajo.

Series del péptido de Bioorthogonal

Uno de los reporteros químicos del bioorthogonal es una serie del péptido que consiste en un adorno del tetracysteine (CCXXCC), donde XX puede ser cualquier dos aminoácidos, prolina y la glicocola es deseable.

Funden al gen de la proteína del objetivo y se expresan a este reportero del hexapeptide en células. Es mucho más pequeño que GFP y ofrece una opción viable sin inducir perturbaciones estructurales en la proteína del objetivo.

Cetonas y aldehidos

Las cetonas y los aldehidos como reporteros químicos pueden marcar glycans con etiqueta y los metabilitos así como las proteínas secundarios. A pesar de la posibilidad de las reacciones de condensación de la cetona y del aldehido, esto se limita generalmente en organismos vivos mientras que requiere el pH de 5-6, que no es viable para la mayoría de las células vivas.

Se utilizan mejor en superficies de la célula y el ambiente extracelular, pues los metabilitos basados en las cetonas y los aldehidos están presentes dentro de la célula. Por lo tanto, la cetona y los aldehidos caen bajo categoría de reporteros químicos biorestricted `'.

Azoturos

Los azoturos son otro tipo de reportero químico viable. Están abióticos y no presentes en tejido vivo. No reaccionan con agua ni experimentan la oxidación o no reaccionan con las aminas y los nucleophiles.

Aunque puedan experimentar la reducción, requiere la calefacción vigorosa (100°C). Son muy estables en las temperaturas fisiológicas y así, son los reporteros químicos viables. Son actualmente ampliamente utilizada como drogas, como AZT.

Introducción de reporteros químicos del bioorthogonal en biomoléculas

Como cetonas, los aldehidos y los azoturos no están naturalmente presentes en los 20 aminoácidos naturales, la incorporación de estos grupos en las proteínas implican la adición de aminoácidos artificiales. Por ejemplo, una de las maneras de incorporar el aminoácido artificial es reemplazar el aminoácido natural por su análogo modificado que contenga uno de estos residuos.

Para evitar más lejos la competencia con aminoácido natural, las bacterias pueden ser hechas auxotróficas para un aminoácido determinado antes de que se agregue un análogo artificial estrechamente vinculado. Esto significa que las bacterias están hechas para requerir la presencia del aminoácido determinado para poder crecer. Por lo tanto, las bacterias entonces incorporan el aminoácido artificial en las proteínas hechas durante incremento.

Semejantemente, estos grupos químicos pueden ser agregados a los lípidos poniendo a estos grupos químicos a las proteínas farnesylated. El grupo del farnesyl es una mitad del lípido del isoprenoid que es poste-de translación adicional a las proteínas. Así, diversos grupos químicos ortogonales pueden ser agregados a los grupos destinatarios si su camino biosysthetic es tolerante de los precursores se han modificado que.

Reporteros químicos de Bioorthogonal para estudiar la función de la proteína

Aparte de usar este reportero para estudiar la localización de la molécula del objetivo, también los han utilizado para analizar la función de la enzima donde el reportero visualiza la actividad catalítica bastante que la localización.

Los reporteros químicos de Bioorthogonal tienen usos de gran envergadura para analizar las proteínas del objetivo sin inducir modificaciones químicas y estructurales. Tienen que ser químicamente selectiva (es decir no lazo no específico), no deben degradar rápidamente dentro de una célula, y no deben acumular las células interiores. Así, muy pocos reporteros químicos pasan estas consideraciones rigurosas.

Sin embargo, sigue habiendo varios retos en el uso de estos reporteros químicos, sobre todo la competencia entre los substratos nativos y los aminoácidos artificial modificados, lípidos, y azúcares. No obstante, poseen varias ventajas sobre las proteínas fluorescentes como GFP que sean actualmente ampliamente utilizados denunciar las moléculas del objetivo.

Fuentes:

[Lectura adicional: bioquímica]

Last Updated: Feb 26, 2019

Dr. Surat P

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Dr. Surat P

Dr. Surat graduated with a Ph.D. in Cell Biology and Mechanobiology from the Tata Institute of Fundamental Research (Mumbai, India) in 2016. Prior to her Ph.D., Surat studied for a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Zoology, during which she was the recipient of an Indian Academy of Sciences Summer Fellowship to study the proteins involved in AIDs. She produces feature articles on a wide range of topics, such as medical ethics, data manipulation, pseudoscience and superstition, education, and human evolution. She is passionate about science communication and writes articles covering all areas of the life sciences.  

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