Expertos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) desarrollaron el primer circuito sintético que consta exclusivamente de interacciones proteína/proteína rápidas y reversibles. La biología sintética ofrece una forma de modificar las células para que realicen funciones novedosas, desde brillar con luz fluorescente, hasta detectar una determinada sustancia química.
Para lograr este hallazgo, los investigadores del MIT alteraron las células con el objetivo de encontrar sus genes donde pueden ser activados por un determinado estímulo entrante. Es decir, no se debe esperar a que los genes transcriban o traduzcan proteínas, por tanto, se pueden activar mucho más rápido.
Antes, los científicos debían esperar un largo desfase entre una detección de una molécula y la salida resultante, debido al tiempo necesario para que las células transcribieran y tradujeran los genes necesarios. Este tipo de circuito podría ser útil para crear sensores ambientales o diagnósticos y podrían revelar estados de enfermedad o incluso, un ataque cardiaco.
Deepak Mishra, investigador asociado en el Departamento de Ingeniería Biológica del MIT expresó que ahora existe una nueva metodología para diseñar interacciones de proteínas en un tiempo récord. «Estamos llegando a un punto donde poder diseñar cualquier función en escalas de tiempo menor en la interacción de células, es una realidad».
El equipo de trabajo de Mishra detalló en el informe que las interacciones proteína-proteína dentro de las células vivas es un punto esencial como vías de señalización. Es decir, las células están involucradas en la activación de células inmunes a respuestas de hormonas u otras señales. Además, muchas de estas interacciones implican la activación o desactivación de una proteína mediante la adición o eliminación de grupos químicos llamados fosfatos.
Aunado a ello, los investigadores utilizaron células de levadura para alojar su circuito y crearon una red de 14 proteínas, desde levaduras y bacterias, hasta plantas y humanos. Después, modificaron estas mismas proteínas para poder regularse entre sí y de esa forma producir una señal en respuesta a una situación específica.
En otras palabras, las interacciones proteína-proteína están diseñadas como un interruptor de la luz, cada circuito puede cambiar de forma rápida entre dos estados estables. Ello le permite recordar una situación exacta de cualquier exposición a una determinada sustancia química, en este caso, encontró el alcohol de azúcar el cual está presente en diversas frutas.
También, estas redes pueden programarse para realizar otro tipo de funciones en respuesta a una o más entradas. Por ejemplo, los investigadores diseñaron un circuito donde se apaga la capacidad de las células para dividirse después de haber detectado el alcohol de azúcar.
Mediante el uso de grandes matrices de estas células modificadas, los científicos del MIT pueden crear sensores ultrasensibles que responden a concentraciones de alguna molécula en específico. Las señales también pueden ser modificadas en tan solo un segundo; circuitos sintéticos tradicionales podría tomar horas o días para obtener un resultado.
Ahora, los científicos del MIT dirigidos por Mishra, esperan utilizar sus circuitos basados en proteínas para desarrollares sensores y detectar niveles de contaminación ambiental. Otra aplicación potencial a largo plazo, es actuar en forma de sensores de diagnóstico dentro del cuerpo humano y detectar niveles anormales de hormonas o azúcar en la sangre.
Fuente: notipress.mx