Químicos do Laboratório de Química e Ciências da Vida da Tokyo Tech projetaram e desenvolveram um receptor sintético em forma de cápsula que pode distinguir entre os hormônios esteróides masculinos e femininos. Nomeadamente, o receptor exibe uma afinidade de ligação incomumente alta para os hormônios androgênicos masculinos na água.

Publicado hoje em Avanços da Ciência , sua realização é um excelente exemplo de design biomimético - a criação de sistemas que imitam ideias da natureza. "Receptores biológicos naturais podem reconhecer pequenas diferenças estruturais entre os hormônios esteróides masculinos e femininos usando seus bolsos de proteína, "dizem os autores." No entanto, tem sido um desafio emular essa função artificialmente até agora. "

A chave para sua descoberta foi o design exclusivo da cavidade (imitando a bolsa natural, mas usando componentes não naturais) dentro do receptor. Esta cavidade, rodeado por estruturas poliaromáticas mantidas juntas com íons metálicos, habilitou o receptor a atuar como um recipiente semirrígido - flexível o suficiente para complementar a forma do hormônio e induzir interações de ligação eficazes.

O estudo, conduzido por Michito Yoshizawa, Masahiro Yamashina e colegas de trabalho, é uma continuação do trabalho anterior da equipe no desenvolvimento de nanocápsulas inovadoras para uma ampla gama de aplicações de biossensor nas áreas médica e ambiental.

Seus experimentos mostraram que o receptor sintético se liga preferencialmente aos hormônios sexuais esteróides em uma ordem semelhante aos receptores androgênicos naturais, começando com hormônios masculinos, como testosterona e androsterona, seguido por hormônios femininos, como progesterona e beta-estradiol. Quando colocado em uma mistura de hormônios masculinos e femininos suspensos em uma solução aquosa a 60 graus Celsius por dez minutos, o receptor se ligou exclusivamente à testosterona com mais de 98% de seletividade (ver figura). Esse alto nível de seletividade foi alcançado mesmo quando a mistura continha um grande excesso de hormônios femininos.

Usando análise cristalográfica de raios-X, os pesquisadores observaram que a cavidade esférica é distorcida em uma forma elíptica após o encapsulamento da testosterona. Eles dizem que essa mudança conformacional contribui para o aumento das interações intermoleculares entre o receptor e o hormônio.

Indo um passo adiante, a equipe desenvolveu uma maneira de usar o receptor para detectar quantidades extremamente pequenas de um hormônio masculino. Eles prepararam um complexo receptor-corante que emite fluorescência verde-azulada sem testosterona. Ao adicionar uma quantidade de nanograma de testosterona, a fluorescência diminuiu consideravelmente após o encapsulamento, representando um novo método de detecção ultrassensível notável.

"Prevemos que nosso receptor sintético será usado para o desenvolvimento de práticas, dispositivos analíticos ultrassensíveis para hormônios sexuais esteróides, variando de ferramentas médicas a controles de doping nos esportes, no futuro próximo, "dizem os pesquisadores.