Nanocuerpos que modifican las proteínas
Nanocuerpos que modifican la función y la forma de las proteínas
Las funciones de las proteínas están determinadas por su estructura y forma. El reconocimiento de un antígeno de una proteína por parte de los anticuerpos del sistema inmunológico puede distorsionar su forma y perturbar así su función. Un equipo de investigación dirigido por el profesor Heinrich Leonhardt, del LMU-Biocenter, el profesor Karl-Peter Hopfner, del LMU Genecenter y el biólogo de la LMU, el Dr. Ulrich Rothbauer, pudo demostrar que unos anticuerpos extraordinariamente pequeños, llamados nanocuerpos, pueden modular las propiedades de la proteína verde fluorescente (GFP) con exquisita precisión.
La GFP puede estar vinculada a otras proteínas y se utiliza para rastrear los cambios dinámicos en células vivas. La capacidad para modificar los parámetros de fluorescencia de la GFP amplía su utilidad como marcador intracelular. Más importante aún, el estudio proporciona la base estructural de cómo los nanocuerpos pueden manipular específicamente las proteínas de forma sutil, abriendo nuevas posibilidades de experimentación.
Los anticuerpos son proteínas especializadas que marcan las sustancias extrañas como objetivos para un ataque inmunológico. Esto los convierte en una herramienta ideal para la investigación y la terapia, ya que se pueden enlazar específicamente a casi cualquier estructura química. No obstante, los anticuerpos convencionales son muy grandes y tienden a agruparse en las células vivas. En cambio, los camellos y sus parientes sudamericanos (alpacas, guanacos, llamas y vicuñas) producen también unos anticuerpos considerablemente más pequeños. Los dominios de reconocimiento de estas estructuras constituyen la base de los llamados nanocuerpos que conservan su actividad de unión dentro de las células.
Para obtener nanocuerpos específicos para la GFP, el equipo de la LMU y sus colegas de la TU Darmstadt, la Universidad Libre de Bruselas y la empresa ChromoTek de la LMU, inmunizaron primero a las alpacas con la GFP; luego, transfirieron la información genética correspondiente a los anticuerpos --incluidos los específicos para la GFP-- a las bacterias. Como explica el Dr. Ulrich Rothbauer, de ChromoTek: "Estos fragmentos de anticuerpos fueron sintetizados por las bacterias y se podría comprobar su capacidad para enlazarse a la GFP. Siete de estos nanocuerpos se identificaron a partir de una amplia biblioteca de nanocuerpos”.
La GFP tiene forma de barril abierto por ambos extremos y la estructura fotoabsorbente necesaria para la fluorescencia --el cromóforo-- se forma espontáneamente en el interior del barril. La absorción de la luz conduce a la fluorescencia de color verde, dependiendo la respuesta de la conformación exacta de la proteína. Dos de los nanocuerpos tuvieron unos efectos acusados sobre la señal emitida por la GFP aislada. “La unión de uno potenció la fluorescencia hasta cinco veces, el otro la redujo hasta cuatro veces, permitiéndonos básicamente activar o desactivar la señal”, señala Rothbauer. Cómo se logra esto lo revelaron los estudios estructurales en el Genecenter: "Nuestros estudios estructurales de los complejos enlazados mostraron que un nanocuerpo empujó una región concreta de la proteína más cerca del cromóforo, mientras que el otro la alejó", explica Axel Kirchhofer, primer autor del estudio.
Para determinar si el nanocuerpo potenciador podría actuar como sensor para las proteínas enlazadas a la GFP en las células, los investigadores crearon células que sintetizaron un receptor de la hormona etiquetado con GFP en el citoplasma y expresaron el potenciador en la cara interna de la membrana nuclear. La adición de la hormona hace que el receptor se mueva hacia el interior del núcleo. "Pudimos seguir el proceso midiendo la fluorescencia inducida cuando la etiqueta de la GFP fue capturada por los nanocuerpos. Esta fructífera colaboración entre la célula y el biólogo estructural demuestra que los nanocuerpos reconocen, inducen y estabilizan conformaciones alternativas de proteínas y que se pueden utilizar para estudiar su significado funcional in vivo", señala Rothbauer.
Fuente: Nanowerk
Las funciones de las proteínas están determinadas por su estructura y forma. El reconocimiento de un antígeno de una proteína por parte de los anticuerpos del sistema inmunológico puede distorsionar su forma y perturbar así su función. Un equipo de investigación dirigido por el profesor Heinrich Leonhardt, del LMU-Biocenter, el profesor Karl-Peter Hopfner, del LMU Genecenter y el biólogo de la LMU, el Dr. Ulrich Rothbauer, pudo demostrar que unos anticuerpos extraordinariamente pequeños, llamados nanocuerpos, pueden modular las propiedades de la proteína verde fluorescente (GFP) con exquisita precisión.
La GFP puede estar vinculada a otras proteínas y se utiliza para rastrear los cambios dinámicos en células vivas. La capacidad para modificar los parámetros de fluorescencia de la GFP amplía su utilidad como marcador intracelular. Más importante aún, el estudio proporciona la base estructural de cómo los nanocuerpos pueden manipular específicamente las proteínas de forma sutil, abriendo nuevas posibilidades de experimentación.
Los anticuerpos son proteínas especializadas que marcan las sustancias extrañas como objetivos para un ataque inmunológico. Esto los convierte en una herramienta ideal para la investigación y la terapia, ya que se pueden enlazar específicamente a casi cualquier estructura química. No obstante, los anticuerpos convencionales son muy grandes y tienden a agruparse en las células vivas. En cambio, los camellos y sus parientes sudamericanos (alpacas, guanacos, llamas y vicuñas) producen también unos anticuerpos considerablemente más pequeños. Los dominios de reconocimiento de estas estructuras constituyen la base de los llamados nanocuerpos que conservan su actividad de unión dentro de las células.
Para obtener nanocuerpos específicos para la GFP, el equipo de la LMU y sus colegas de la TU Darmstadt, la Universidad Libre de Bruselas y la empresa ChromoTek de la LMU, inmunizaron primero a las alpacas con la GFP; luego, transfirieron la información genética correspondiente a los anticuerpos --incluidos los específicos para la GFP-- a las bacterias. Como explica el Dr. Ulrich Rothbauer, de ChromoTek: "Estos fragmentos de anticuerpos fueron sintetizados por las bacterias y se podría comprobar su capacidad para enlazarse a la GFP. Siete de estos nanocuerpos se identificaron a partir de una amplia biblioteca de nanocuerpos”.
La GFP tiene forma de barril abierto por ambos extremos y la estructura fotoabsorbente necesaria para la fluorescencia --el cromóforo-- se forma espontáneamente en el interior del barril. La absorción de la luz conduce a la fluorescencia de color verde, dependiendo la respuesta de la conformación exacta de la proteína. Dos de los nanocuerpos tuvieron unos efectos acusados sobre la señal emitida por la GFP aislada. “La unión de uno potenció la fluorescencia hasta cinco veces, el otro la redujo hasta cuatro veces, permitiéndonos básicamente activar o desactivar la señal”, señala Rothbauer. Cómo se logra esto lo revelaron los estudios estructurales en el Genecenter: "Nuestros estudios estructurales de los complejos enlazados mostraron que un nanocuerpo empujó una región concreta de la proteína más cerca del cromóforo, mientras que el otro la alejó", explica Axel Kirchhofer, primer autor del estudio.
Para determinar si el nanocuerpo potenciador podría actuar como sensor para las proteínas enlazadas a la GFP en las células, los investigadores crearon células que sintetizaron un receptor de la hormona etiquetado con GFP en el citoplasma y expresaron el potenciador en la cara interna de la membrana nuclear. La adición de la hormona hace que el receptor se mueva hacia el interior del núcleo. "Pudimos seguir el proceso midiendo la fluorescencia inducida cuando la etiqueta de la GFP fue capturada por los nanocuerpos. Esta fructífera colaboración entre la célula y el biólogo estructural demuestra que los nanocuerpos reconocen, inducen y estabilizan conformaciones alternativas de proteínas y que se pueden utilizar para estudiar su significado funcional in vivo", señala Rothbauer.
Fuente: Nanowerk
