Los investigadores han creado una nueva sonda fluorogénica para arrojar luz sobre las interacciones entre azúcares y proteínas, lo cual es crucial para comprender diversos procesos biológicos y enfermedades.
Investigadores del Departamento de Química de la Universidad de Montreal han creado una innovadora sonda fluorogénica para analizar las interacciones entre azúcares y proteínas, dos familias de biomoléculas esenciales para la vida.
Los hallazgos del profesor Sami Sissioni y sus alumnos, que abren la puerta a una amplia gama de aplicaciones, fueron publicados recientemente en la prestigiosa revista europea angioandte chemi.
Se encuentra en todas las células vivas.
El azúcar está en todas partes de nuestras vidas y está presente en casi todos los alimentos que comemos. Pero la importancia de estos carbohidratos simples va más allá de los deliciosos postres. Los azúcares son vitales para casi todos los procesos biológicos de los organismos vivos y existe una gran diversidad de moléculas de azúcar de origen natural.
«Todas las células que componen los organismos vivos están cubiertas por una capa de moléculas a base de azúcar conocidas como glicanos», dijo Cicione. «Por tanto, los polisacáridos están en la primera línea de casi todos los procesos fisiológicos y desempeñan un papel esencial en el mantenimiento de la salud y la prevención de enfermedades».
Dibujo fluorogénico de “cerradura y llave”. Crédito: Laboratorio Ciccioni
Y añadió: “Durante mucho tiempo, los científicos pensaron que los azúcares complejos en la superficie de las células eran sólo decoración. Pero ahora sabemos que estos azúcares interactúan con muchos otros tipos de moléculas, especialmente con las lectinas, una gran familia de proteínas.
Enfermedades al volante, de la gripe al cáncer
Al igual que los polisacáridos, las lectinas se encuentran en todos los organismos vivos. Estas proteínas tienen la capacidad única de reconocer azúcares y unirse temporalmente a ellos. Estas reacciones ocurren en muchos procesos biológicos, como durante la respuesta inmune causada por una infección.
Las lectinas están atrayendo mucha atención estos días. Esto se debe a que los científicos han descubierto que el fenómeno de la “adhesión” de las lectinas a los azúcares desempeña un papel importante en la aparición de muchas enfermedades.
«Cuanto más estudiamos las interacciones entre los azúcares y las lectinas, más nos damos cuenta de lo importantes que son en los procesos patológicos», dijo Cicione. «Los estudios han demostrado cómo estas interacciones están involucradas en bacterias que colonizan nuestros pulmones, virus que invaden nuestras células e incluso células cancerosas que engañan a nuestro sistema inmunológico haciéndoles creer que son células sanas».
Es difícil de detectar… hasta ahora
Todavía faltan muchas piezas en el rompecabezas de cómo se producen las interacciones entre azúcares y lectinas, dado que son difíciles de estudiar. Esto se debe a que estas interacciones son transitorias y débiles, lo que hace que su detección sea un verdadero desafío.
Dos de los estudiantes de Cicione, la candidata a maestría Cecile Bush y Ph.D. El candidato Brandon Freuls tuvo la idea de utilizar la luz para detectar estas interacciones. Los tres investigadores se pusieron manos a la obra para crear un tipo de sonda química capaz de “congelar” el encuentro entre el azúcar y la lectina y hacerlo visible mediante fluorescencia.
La interacción entre el azúcar y la lectina se puede describir mediante una relación de «candado y llave», donde la «llave» es el azúcar y el «candado» es la lectina. Los químicos ya han creado moléculas capaces de prevenir esta reacción de candado y llave y ahora pueden determinar exactamente qué azúcares están unidos a las lectinas que son tan importantes para la salud humana.
“Nuestra idea era etiquetar las moléculas de azúcar mediante un cromóforo, una sustancia química que da color a la molécula”, explicó Cicione. «El cromóforo es en realidad fluorescente, lo que significa que puede volverse fluorescente si la unión del azúcar a la lectina se captura de manera eficiente. Los científicos podrán entonces estudiar los mecanismos detrás de estas interacciones y las perturbaciones que pueden surgir».
Cicione y sus alumnos confían en que su método se puede utilizar con otros tipos de moléculas. También puede ser posible controlar el color de las nuevas sondas marcadas con fluorescencia que se generan.
Al permitir la visualización de interacciones entre moléculas, este descubrimiento ofrece a los investigadores una nueva y valiosa herramienta para estudiar las interacciones biológicas, muchas de las cuales son fundamentales para la salud humana.
Referencia: “Reticulación de imágenes fluorescentes para la identificación de proteínas de unión a glicanos utilizando fucósido de azidocumarina fluorada” por Cecil Busch, Brandon Freuls, Kartiki Kansal, Ali Al-Husseini y Sami Sissioni, 17 de octubre de 2023, Angewandte Chemie Edición Internacional.
doi: 10.1002/anie.202314248
