Esta figura ilustra um sensor baseado em nanoporos de proteína para a detecção de proteínas em um fluido biológico complexo na precisão de uma única molécula. No lado esquerdo, o sensor, que é uma proteína transmembrana projetada, adota uma conformação com uma 'bobber' movendo-se na ponta do poro. Do lado direito, a captura da proteína presa puxa a bobber para longe da abertura do nanopore. O compartimento na parte superior da membrana contém soro sanguíneo. Além disso, uma voltagem é aplicada entre ambos os lados da membrana, a fim de gerar uma corrente elétrica, criando um sinal que os cientistas podem monitorar e ver quando uma proteína entra no nanopore. Crédito:Jiaxin Sun e Liviu Movileanu.
Como encontrar uma agulha em um palheiro, Liviu Movileanu pode encontrar uma única molécula no sangue. Movileanu, professor da Syracuse University, e recém-formado Ph.D. o estudante Avinash Thakur apresentará sua pesquisa na segunda-feira, 17 de fevereiro na 64ª Reunião Anual da Sociedade Biofísica em San Diego, Califórnia. Sua nova tecnologia tem aplicações abrangentes, desde testes diagnósticos até a descoberta de medicamentos.
Movileanu começou a "perseguir interações proteína-proteína em condições semelhantes às de doenças" após seus estudos de pós-doutorado. Como pós-doutorado, ele começou a usar nanoporos, minúsculos orifícios nas membranas celulares através dos quais os cientistas disparam correntes elétricas. Quando uma molécula individual, como uma proteína, entra no poro a corrente elétrica muda de uma forma que permite aos cientistas identificar a identidade da molécula. Mas, para entender como diferentes proteínas interagiam entre si, ele precisava modificar o sistema. Um dos desafios era que as proteínas agrupadas são muito grandes para caber no nanopore, onde normalmente ocorre a medição. Para superar isso, Thakur e Movileanu foram pescar.
Thakur e Movileanu criaram "pesca" molecular fundindo um receptor modificado que atua como um "anzol e isca, linha "via proteína flexível curta", "a uma" haste e carretel de nanopore de proteína ". Em seguida, eles adicionaram uma pequena proteína extra que age como uma" bobber "de pesca. Quando não há nada no" gancho ", ele balança rapidamente para dentro e para fora do nanopore. quando algo agarra, ele para de se mover, que alerta os cientistas de que há algo no "gancho". Essa abordagem engenhosa permitiu que eles usassem um poro pequeno demais para que grandes complexos de proteínas se tornassem um sensor de interações de proteínas.
Ao contrário da isca de pesca, onde um verme pode pegar uma truta ou um peixe-gato, A isca de Thakur e Movileanu é extremamente específica e totalmente personalizável para encontrar qualquer proteína de interesse, e funciona até mesmo em soluções complexas como amostras de sangue ou biópsia. Esta engenharia precisa de proteínas tem significado prático em diagnósticos, e por causa de sua especificidade, não há sinais falso-positivos potenciais produzidos pelos constituintes de uma amostra de biofluido complexa. Adicionalmente, cálculos com várias dessas "varas de pesca" podem revelar a concentração da proteína de interesse na solução.
"Este sensor tem perspectivas realistas em muitas áreas biomédicas, "Movileanu diz. Ele poderia ser ampliado para incluir muitas proteínas para diagnosticar doenças, descobrindo biomarcadores de doenças, ou encontrar novos medicamentos que interrompam ou aumentem as interações de proteínas. "Demonstramos a prova de conceito, "disse Movileanu, e a próxima etapa é aumentá-lo para encontrar as agulhas em muito mais palheiros.
