Secvențializarea și caracterizarea porilor de aerolizină proiectate genetic

Toxinele periculoase vor putea fi transformate în biosenzori, după ultimele cercetări din domeniul medicinei moleculare.
Cercetătorii de la Institutul Federal de Tehnologie din Lausanne, Elveția, au reușit să genereze pori de aerolizină „mutanți” genetic, care ar putea deschide noi oportunități în secvențierea biomoleculelor. Totodată, această cercetare ar putea contribui la apariția unor pori personalizați pentru diverse aplicații de detectare, crescând posibilitatea detectării biomarkerilor pentru diagnosticarea unor afecțiuni.

Unele tipuri de bacterii au capacitatea de a elibera toxine care pot forma pori la nivelul celulelor. Denumite toxine formatoare de pori, cunoscute și sub acronimul PFT, acestea se fixează pe membrana celulară, învelișul de protecție al celulei și formează un canal care perforează celula. Gaura formată poartă denumirea de por și poate distruge celula țintă. Toxinele formatoare de pori au atras atenția cercetătorilor, porii de dimensiuni nano fiind folosiți inclusiv pentru detectarea biomoleculelor. Oamenii de știință de la Institutul Federal de Tehnologie au studiat aeroliza, o toxină formatoare de pori produsă de bacteria Aeromonas hydrophila, pentru a detecta secvențierea proteinelor într-un mod complex.

Pentru a putea studia structura toxinei prin intermediul simulărilor pe calculator, cercetătorii au folosit mai întâi un model structural de aerolizină. Ca proteină, aeroliza conține aminoacizi, astfel că modelul toxinei i-a ajutat pe anchetatori să înțeleagă modul în care funcția aerolizinei este afectată în general de aminoacizi. În studiul următor, folosindu-se de datele obținute și de înțelegerea deplină asupra relației dintre aminoacizi și funcția aerolizinei, cercetătorii au modificat diferiți aminoacizi din modelul computerului, pentru a prezice impactul fiecărei modificări asupra funcției generale îndeplinite de toxină. Într-o ultimă cercetare, Chan Cao, principalul autor al studiului, a produs pori de aerolizină modificați genetic, înglobați în structuri lipidice. În acest fel a putut fi stimulată poziția porilor în membrana celulară și au putut fi realizate diverse măsurători pentru a înțelege relația dintre structura și funcția aerolizinei. Studiul a constatat că electrostaticele din regiunea porilor dictează relația dintre conductanța ionică, selectivitatea ionică și proprietățile de translocare ale porilor de aerolizină.

Comparativ cu alte toxine, aeroliza formează pori foarte îngustați, care pot fi folosiți cu ușurință ca reper pentru deosebirea moleculelor cu precizie. În cadrul studiilor anterioare, toxina s-a dovedit mult mai viabilă pentru analiza unui număr mai mare de biomolecule, însă fără a-și dovedi capacitatea de detecție moleculară. Studiul actual a fost publicat recent în revista Nature Communications, fiind deja depus inclusiv un brevet pentru secvențializarea și caracterizarea porilor de aerolizină proiectate genetic.

sursa: Science Daily