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O interruptor de Nanoscale podia servir como o sensor, ferramenta médica

Melhorando significativamente em um protótipo adiantado, os pesquisadores da Universidade Johns Hopkins encontraram uma maneira nova de juntar-se a duas proteínas não relacionadas para criar um interruptor molecular, um nanoscale “dispositivo” em qual o sócio bioquímico controla a actividade da outro.

As experiências do laboratório demonstraram que o interruptor novo executa 10 vezes mais eficazmente do que o modelo adiantado e que seu “-fora” no efeito é repetível.

A técnica nova para produzir o interruptor molecular e os resultados experimentais relativos são relatados na introdução de novembro da química & da biologia do jornal. As construções do papel na pesquisa mais adiantada, conduzida por Marc Ostermeier, que demonstraram que era possível criar uma proteína fundida em qual componente envia a instruções ao outro. O segundo realiza então a tarefa.

“No ano passado, nós relatamos que nós tínhamos usado técnicas da engenharia da proteína para fazer um interruptor molecular, unindo duas proteínas que não não tiveram normalmente nada fazer um com o outro, mas as propriedades do interruptor dessa versão eram insuficientes para muitas aplicações,” disse Ostermeier, um professor adjunto no departamento da engenharia química e biomolecular em Johns Hopkins. “Com a técnica nova, nós produzimos um interruptor molecular que estivesse sobre 10 vezes mais eficaz. Quando nós introduzimos este interruptor nas bactérias, transforma-as em um sensor de trabalho.”

Como em suas experiências mais adiantadas, a equipe de Ostermeier fez um interruptor molecular juntando-se duas proteínas que tipicamente não interagem: beta-lactamase e a proteína obrigatória do maltose encontrou em um formulário inofensivo das bactérias de Escherichia Coli. Cada um destas proteínas tem uma actividade distinta que faça fácil monitorar. Beta-lactamase é uma enzima que possa desabilitar e degradar penicilina-como antibióticos. A proteína obrigatória do Maltose liga a um tipo de maltose chamado açúcar que as pilhas de Escherichia Coli possam usar como o alimento.

Nas experiências precedentes, os pesquisadores usaram um processo do cortado e colado para introduzir a beta-lactamase proteína em uma variedade de lugar na proteína obrigatória do maltose, ambas as proteínas que são correntes longas dos ácidos aminados que podem ser pensados como de fitas longas. No processo novo, a equipe juntou-se às duas extremidades naturais da beta-lactamase corrente para criar um laço molecular contínuo. Então, cortaram esta “fita” apontam aleatoriamente antes de introduzir o beta-lactamase em lugar aleatórios na proteína obrigatória do maltose. Esta técnica, chamada permutação circular aleatória, aumenta a probabilidade que as duas proteínas estarão fundidas de um modo em quais podem se comunicar um com o otro, Ostermeier disse. Em conseqüência, é mais provável que um sinal forte estará transmitido de um sócio ao outro em algumas das proteínas combinadas.

Em seu papel novo, a equipe de Johns Hopkins relatou que esta técnica rendeu aproximadamente 27.000 variações das proteínas fundidas. Entre estes, isolaram um interruptor molecular, em que a presença de maltose, detectada por um sócio, fez com que o outro sócio aumentasse seu ataque em uma dobra do antibiótico 25. Igualmente mostraram que o interruptor poderia ser desligado: Quando o maltose que provoca o agente foi removido, a degradação do antibiótico retardou imediatamente a seu ritmo original.

Ostermeier acredita que a mesma tecnologia molecular do interruptor poderia ser usada para produzir os materiais “espertos”, os dispositivos médicos que podem detectar células cancerosas e liberar drogas, e os sensores que poderiam soar um alarme na presença dos agentes químicos ou biológicos. Sua equipe está procurando agora criar um interruptor molecular que se ilumine fluorescente acima somente na presença de determinada actividade celular. “Nós temo-lo mostrado que nós podemos fazer interruptores moleculars eficazes,” dissemos. “Agora, nós queremos usar esta ideia criar uns dispositivos mais interessantes e mais úteis.”

Gurkan Guntas, um estudante doutoral no laboratório de Ostermeier, era autor principal no papel novo da química & da biologia. Os co-autores eram Ostermeier e Sarah F. Mitchell, um estudante doutoral no programa na biofísica molecular em Johns Hopkins. A pesquisa foi apoiada por uma concessão dos institutos de saúde nacionais. A Universidade Johns Hopkins aplicou-se para uma patente que cobre o interruptor e os métodos moleculars de produzi-lo.