Gli scienziati utilizzano le onde sonore per testare la capacità degli anticorpi sintetici di legarsi ai loro target antigenici

7 giugno 2023

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di Cell Press

Facciamo affidamento su legami temporanei proteina-proteina per processi essenziali tra cui reazioni enzimatiche, legame con anticorpi e risposta ai farmaci. Essere in grado di caratterizzare accuratamente questi legami è importante per testare le prestazioni di potenziali terapie, ma i metodi attualmente disponibili per farlo sono limitati nella loro capacità di fornire informazioni a livello di singolo legame o di testare un gran numero di legami.

Il 7 giugno sul Biophysical Journal, i ricercatori hanno presentato un metodo più accessibile per misurare la forza e la durata dei legami proteina-proteina sotto carichi simili a quelli che sperimenterebbero all’interno del nostro corpo. Il metodo utilizza le onde sonore per separare le proteine ​​legate e i guinzagli del DNA per mantenere le due proteine ​​vicine in modo che possano ricollegarsi dopo la rottura della connessione. Questa innovazione consente di ritestare gli stessi legami proteici fino a 100 volte, fornendo preziose informazioni su come la forza dei legami cambia con l’invecchiamento delle molecole.

"Volevamo proporre un metodo che fosse sufficientemente modulare da poter essere applicato a diversi tipi di legami, che avesse un rendimento ragionevole e che raggiungesse un'elevata precisione molecolare attualmente disponibile solo con tecniche molto raffinate, come pinzette ottiche o magnetiche, che spesso sono difficile da comprendere per i non specialisti", afferma l'autore senior Laurent Limozin, biofisico del Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS).

Per fare questo, il team di Limozin, in collaborazione con colleghi di Marsiglia e Parigi, ha combinato due tecnologie esistenti: la spettroscopia di forza acustica, che consente di testare simultaneamente molte coppie molecolari, e gli scaffold del DNA, che consentono di testare ripetutamente gli stessi legami.

Durante la spettroscopia di forza acustica, coppie di proteine ​​legate vengono testate all'interno di una camera piena di liquido. Le proteine ​​sono trattenute da un'impalcatura di DNA in modo tale che un filamento di DNA attacca la prima proteina al fondo della camera, mentre un altro filamento attacca la seconda proteina a una piccola perla di silice. Quando i ricercatori fanno esplodere la camera con un'onda sonora, la forza dell'onda allontana la perla di silicio e la proteina a cui è attaccata dal fondo della camera. Se la forza è abbastanza forte, questa azione di trazione rompe il legame tra le due proteine. Tuttavia, in questo nuovo metodo, un terzo filamento di DNA funge da guinzaglio per mantenere le proteine ​​vicine tra loro dopo la rottura del loro legame.

"L'originalità del nostro metodo è che oltre a questi due filamenti su ciascun lato, al centro c'è questo guinzaglio che collega i due filamenti e mantiene insieme le proteine ​​in caso di rottura", afferma Limozin. "Senza questo guinzaglio il distacco sarebbe irreversibile, ma questo ti permette di ripetere la misurazione quasi quante volte vuoi."

Come prova di concetto, il gruppo di ricerca ha utilizzato la tecnica per caratterizzare due interazioni di singole molecole di interesse biomedico: il legame tra proteine ​​e rapamicina, un farmaco immunosoppressore, e il legame tra un anticorpo a dominio singolo e un antigene dell’HIV-1.

I ricercatori hanno osservato questi cicli di legame e rottura utilizzando un microscopio. Essere in grado di testare lo stesso legame proteina-proteina più volte è importante per esplorare la variazione tra coppie molecolarmente identiche. Permette inoltre ai ricercatori di esaminare come queste interazioni cambiano con l’invecchiamento delle molecole, il che potrebbe essere importante per determinare l’emivita di farmaci o anticorpi.