Proteina

Illustrazione che mostra un'impalcatura di DNA che tiene vicine due proteine ​​durante la spettroscopia di forza acustica [Vladimir Kunetki]

I legami temporanei proteina-proteina sono essenziali per processi quali reazioni enzimatiche, legame con gli 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 hanno una capacità limitata di fornire informazioni a livello di singolo legame o di testare un gran numero di legami.

I ricercatori del Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) e i loro colleghi hanno ora 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 testare nuovamente gli stessi legami proteici fino a 100 volte, fornendo preziose informazioni su come la forza dei legami cambia con l’invecchiamento delle molecole. Questa capacità potrebbe fornire nuove informazioni sull’emivita dei farmaci o degli anticorpi.

Riferendo sul loro lavoro nel Biophysical Journal ("Combinazione di scaffold di DNA e spettroscopia di forza acustica per caratterizzare i singoli legami proteici"), l'autore senior Laurent Limozin, PhD, biofisico del CNRS, e colleghi, hanno dichiarato: "Questa prova di principio è stabilita per due legami proteici di interesse biomedico, aprendo prospettive promettenti per studi biotecnologici e medici."

Le proprietà leganti delle biomolecole, che governano i fenomeni biologici, sono rilevanti per la valutazione delle terapie, ha spiegato il team, ma sono necessari nuovi strumenti sperimentali per caratterizzare, in modo multiplex, la rottura del legame proteico sotto forza. "Mentre le misurazioni di massa eseguite su popolazioni di molecole rimangono le tecniche di caratterizzazione standard, la spettroscopia di forza di singola molecola (SMFS) su singole coppie di partner interagenti è emersa come una potente strategia complementare perché dà accesso in modo univoco alla risposta del legame individuale alla forza."

Per il loro studio appena pubblicato, Limozin e colleghi hanno combinato, per la prima volta, scaffold del DNA con la spettroscopia di forza acustica (AFS) per misurare la risposta alla forza dei singoli complessi biomolecolari. La spettroscopia di forza acustica consente di testare simultaneamente molte coppie molecolari e gli scaffold del DNA hanno consentito di testare ripetutamente gli stessi legami.

"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", ha detto Limozin.

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.

Per il nuovo metodo, un terzo filamento di DNA funge da guinzaglio per mantenere le proteine ​​vicine tra loro dopo la rottura del loro legame. "... introduciamo la combinazione di un'impalcatura modulare del DNA, vale a dire DNA giunturato (J-DNA), con AFS, un metodo parallelo emergente che offre potenzialmente un'ampia gamma dinamica di applicazione di forza rapida", hanno scritto gli scienziati. "Il complesso proteico analizzato è attaccato sia alla superficie della cella a flusso che a una sfera tramite steli di DNA lunghi una coppia di kilobasi collegati dal guinzaglio."