Les chercheurs d'UW emploient les longes moléculaires, « sabres légers chimiques pour le bureau d'études de tissu

Le bureau d'études de tissu a pu transformer le médicament. Au lieu d'attendre nos fuselages pour regrow ou pour réparer les dégâts après des blessures ou une maladie, les scientifiques pourraient se développer complexes, entièrement - les tissus fonctionnels dans un laboratoire pour la greffe dans des patients.

Les protéines sont principales à ce contrat à terme. Dans nos fuselages, les signes de protéine indiquent à des cellules où aller, quand se diviser et ce qui à faire. Dans le laboratoire, les scientifiques emploient des protéines pour le même but -- mettant des protéines aux remarques spécifiques sur ou dans les échafaudages conçus, et puis utilisant ces signes de protéine de régler la migration des cellules, la division et la différenciation.

Mais les protéines dans ces réglages sont également fragiles. Pour les obtenir pour coller aux échafaudages, les chercheurs ont traditionnellement modifié des protéines utilisant les chimies qui détruisent hors circuit plus de 90% de leur fonctionnement. Dans le 20 mai publié de papier dans les matériaux de nature de tourillon, une équipe de recherche de l'université de Washington a dévoilé une stratégie neuve pour maintenir des protéines intactes et fonctionnelles en les modifiant à une remarque spécifique de sorte qu'elles puissent être chimiquement attachées à l'échafaudage utilisant la lumière. Puisque la longe peut également être coupée par la lumière laser, cette méthode peut produire les configurations en évolution des protéines de signe dans tout un échafaudage de matière biologique pour élever des tissus composés de différents types de cellules.

Les « protéines sont les communicateurs éventuels d'information biologique, » a dit que Cole auteur correspondant déboisent, un professeur adjoint d'UW du génie chimique et de la bio-ingénierie, ainsi qu'un chercheur de société apparentée avec l'institut d'UW pour la cellule souche et le médicament régénérateur. « Ils pilotent pratiquement tous les changements de fonctionnement de cellules -- différenciation, mouvement, accroissement, la mort. »

Pour cette raison, les scientifiques ont longtemps employé des protéines pour régler la croissance des cellules et la différenciation dans le bureau d'études de tissu.

« Mais les chimies les plus utilisées généralement par la communauté pour gripper des protéines aux matériaux, y compris des échafaudages pour le bureau d'études de tissu, détruisez la majorité écrasante de leur fonctionnement, » a dit DeForest, qui est également un membre de la faculté dans l'UW moléculaire et institut d'ingénieries. « Historiquement, les chercheurs ont essayé de compenser ceci en surchargeant simplement l'échafaudage avec des protéines, sachant que la plupart d'entre elles sera inactive. Ici, nous avons proposé une voie généralisable de functionalize des biomatériaux réversiblement avec des protéines tout en préservant leur pleine activité. »

Leur approche emploie un sortase appelé d'enzymes, qui est trouvé dans beaucoup de bactéries, pour ajouter un peptide synthétique court à chaque protéine de signe à un emplacement spécifique : les C-terminus, un site actuel sur chaque protéine. Les modèles d'équipe qui peptide tels qu'il attachera la protéine de signe à l'emplacement spécifique dans un échafaudage rempli de fluide de matière biologique courant dans le bureau d'études de tissu, connu sous le nom d'hydrogel.

La désignation d'objectifs d'un site unique sur la protéine de signe est ce qui règle l'approche d'équipe d'UW distante. D'autres méthodes modifient des protéines de signe en fixant les groupes chimiques à l'emplacement fait au hasard, qui perturbe souvent le fonctionnement de la protéine. La modification juste des C-terminus de la protéine est beaucoup moins pour perturber son fonctionnement, selon déboisent. L'équipe a vérifié l'approche sur plus qu'une demi-douzaine de différents types de protéines. Les résultats montrent que cela la modification des C-terminus n'exerce aucun effet significatif sur le fonctionnement de protéine, et attache avec succès les protéines dans tout l'hydrogel.

Leur approche est analogue à suspendre une pièce d'art encadré sur une paroi. Au lieu de marteler des clous fait au hasard par la glace, la toile et le bâti, ils câblent un fil unique en travers de l'arrière de chaque bâti pour la suspendre sur la paroi.

De plus, les longes peuvent être coupées par l'exposition à la lumière laser orientée, entraînant le « photorelease » des protéines. Utilisant ce sabre léger scientifique permet aux chercheurs de charger un hydrogel avec beaucoup de différents signes de types de protéine, et puis expose l'hydrogel à la lumière laser aux protéines d'untether de certaines parties de l'hydrogel. En exposant sélecteur seulement des parties des matériaux à la lumière laser, l'équipe réglée où les signes de protéine resteraient attachés à l'hydrogel.

Les protéines d'Untethering est utile dans les hydrogels parce que les cellules pourraient alors reprendre ces signes, les introduisant dans l'intérieur des cellules où elles peuvent affecter des procédés comme l'expression du gène.

L'équipe DeForest's a vérifié le procédé de photorelease utilisant un hydrogel chargé avec le facteur de croissance épidermique, un signe de type de protéine. Ils ont introduit une lignée cellulaire humaine dans l'hydrogel et ont observé les facteurs de croissance gripper aux membranes cellulaires. L'équipe a employé un faisceau de lumière laser à l'untether les signes de protéine d'un côté d'une cellule individuelle, mais pas l'autre côté. Du côté attaché de la cellule, les protéines sont restées sur l'extérieur de la cellule depuis qu'elles étaient encore coincées à l'hydrogel. Du côté untethered, les signes de protéine ont été internalisés par la cellule.

« A basé sur la façon dont nous visons la lumière laser, nous peut s'assurer que différentes cellules -- ou même différentes parties de cellules -- reçoivent différents signes environnementaux, » a dit DeForest.

Ce seul niveau de précision dans une cellule aide non seulement avec le bureau d'études de tissu, mais avec la recherche fondamentale en biologie cellulaire, ajoutée déboisez. Les chercheurs pourraient utiliser cette plate-forme pour étudier comment les cellules vivantes répondent aux combinaisons multiples des signes de protéine, par exemple. Cette ligne de recherche aiderait des scientifiques à comprendre comment les signes de protéine fonctionnent ensemble pour régler la différenciation cellulaire, guérissent le tissu malade et introduisent le développement humain.

Cette plate-forme nous permet de régler avec précision quand et où des signes bioactifs de protéine sont présentés aux cellules dans des matériaux. Cela ouvre la trappe à beaucoup d'applications passionnantes dans le bureau d'études de tissu et la recherche en matière de thérapeutique. »

Cole déboisent

Source :

Université de Washington

Référence de tourillon :

Déboisez, les protéines modifiées 2019) par sites-particulier de C. et autres (bioactifs pour la structuration 4D des biomatériaux de gel. Matériaux de nature. doi.org/10.1038/s41563-019-0367-7.