Un método recientemente desarrollado puede crear con precisión cuatro hojas beta inmovilizadas mediante la coordinación metal-péptido, informan investigadores del Instituto de Ciencias de Tokio. Su enfoque innovador supera los desafíos de larga data en la formación controlada de láminas β, incluida la agregación de fibrillas y la variación isomérica incontrolada del producto final. Este avance puede impulsar el estudio y la aplicación de las láminas β en biotecnología y nanotecnología.
Además de la secuencia natural de los aminoácidos que forman una proteína, su disposición tridimensional en el espacio también es importante para su función. Por ejemplo, las láminas β, que son estructuras en forma de láminas formadas por enlaces de hidrógeno entre cadenas peptídicas adyacentes, desempeñan un papel importante en la estabilidad y el plegamiento de las proteínas. haciendo También están implicados en diversas enfermedades neurodegenerativas, incluida la enfermedad de Alzheimer. Por el contrario, las láminas β tienen aplicaciones potenciales en biotecnología de ingeniería, medicina y ciencia de nanomateriales.
Desafortunadamente, generar conjuntos de láminas β con un número de hebras controlado con precisión es todo un desafío por dos razones. En primer lugar, las láminas β multicatenarias tienden a agregarse en fibrillas, que se vuelven fácilmente insolubles y pueden alterar o anular su función biológica. En segundo lugar, cuando se ensamblan cadenas peptídicas durante la síntesis de láminas β, son posibles muchos isómeros estructurales. Esto significa que los ensamblajes resultantes a menudo tienen orientaciones, alineaciones o números de hebras impredecibles, lo que dificulta generar solo un compuesto objetivo específico. Por este motivo, se necesita un nuevo enfoque para crear hojas β personalizadas.
En un estudio publicado recientemente, el Dr. Edición Internacional de Química Aplicada El 22 de octubre de 2024, un equipo de investigadores dirigido por el profesor asociado Tomohisa Sawada del Instituto de Ciencias de Tokio de Japón (Science Tokyo) se propuso encontrar una solución a estos problemas. Como se informó en su estudio, han desarrollado un enfoque prometedor para fabricar láminas β de cuatro enlaces utilizando átomos de plata como centros de coordinación metal-péptido.
Los investigadores diseñaron un pentapéptido, llamado simplemente ‘1,’ donde los residuos segundo y cuarto eran residuos de alanina sustituida con 3-piridilo. Los grupos piridilo, que se introdujeron en el lado opuesto de la cadena principal, sirvieron como sitios de complejación metálica para el átomo de plata. Después de añadir plata (Ag), dos’1‘las moléculas se combinarán para formar una Ag2(1)2 El anillo como hipotético intermediario. Curiosamente, debido a la reversibilidad de la coordinación del metal durante la reacción, los pares de Ag2(1)2 Los anillos terminan en un estado entrelazado, con enlaces de hidrógeno entre pentapéptidos adyacentes que mantienen unida la estructura general de la hoja β.
El equipo confirmó la síntesis exitosa de esta estructura entrelazada (Ag2(1)2)2mediante resonancia magnética nuclear y mediciones cristalográficas de rayos X. En particular, las láminas β de cuatro hebras producidas se ensamblaron en un solo tipo de estructura isomérica sin agregación. En pocas palabras, todas las hebras β están formadas por dos anillos entrelazados, con la primera y tercera hebras apuntando en una dirección y la segunda y cuarta hebras apuntando en la otra dirección. Las posiciones relativas de los sitios de complejación de metales entrelazados fueron las mismas en todas las cadenas β producidas. “Nuestros resultados demostraron que la combinación de la formación de enlaces de hidrógeno de amida de hoja β y el entrecruzamiento metálico de las cadenas laterales limita el número de posibles isómeros. En otras palabras, hemos demostrado que el entrecruzamiento de cadenas laterales no covalentes puede inducir un enlace altamente unidades selectivas, una forma aislada de láminas β”, comentó Sawada.
Los hallazgos presentados en este estudio pueden facilitar el estudio de las hojas β, liberando así su potencial en biotecnología y nanotecnología de próxima generación. “Hasta donde sabemos, este es el primer ejemplo de construcción precisa de una lámina β de cuatro hebras ensamblada únicamente a partir de interacciones no covalentes. Creemos que nuestros esfuerzos allanan el camino para la construcción racional de estructuras de lámina β y funciones en el futuro”, concluye Sawada. Está entusiasmado con la perspectiva, dijo.