Análisis avanzado de procesos biológicos
Las proteínas rara vez actúan solas, sino que interactúan entre sí para llevar a cabo diversas funciones celulares.
El estudio de estas interacciones entre proteínas proporciona información esencial sobre una amplia gama de procesos biológicos.
Las proteínas facilitan la mayoría de los procesos biológicos en una célula. Esto incluye la expresión genética, el crecimiento celular, la proliferación, la absorción de nutrientes, la morfología, la motilidad, la comunicación intercelular y la apoptosis.
La expresión de proteínas es un proceso dinámico que responde a diversos estímulos. Es posible que no siempre se expresen o activen proteínas específicas para determinadas tareas. Las células también varían en su expresión proteica, lo que puede complicar el estudio de la función de las proteínas en el contexto biológico apropiado. Sin embargo, con una investigación y un análisis cuidadosos, estos desafíos se pueden superar.
Antes de finales de la década de 1990, los análisis de la función de las proteínas se centraban principalmente en proteínas individuales. Sin embargo, dado que la mayoría de las proteínas deben interactuar con otras proteínas para funcionar, deben estudiarse en el contexto de sus compañeros interactuantes. La publicación del genoma humano y el desarrollo de la proteómica han hecho imprescindible comprender las interacciones entre proteínas e identificar redes biológicas para entender su función dentro de la célula.
Entre los tipos importantes de interacciones de proteínas se encuentran los siguientes:
En las interacciones entre proteínas, estas interactúan entre sí para desempeñar funciones específicas en las células.
Dado que casi todos los procesos biológicos implican una o más interacciones entre proteínas, el estudio de estas nos ayuda a comprender las interacciones de los mecanismos moleculares dentro de estos procesos, incluidas las siguientes:
![[shutterstock_362386109 2.jpg] shutterstock_362386109 2.jpg](https://dam.malvernpanalytical.com/224f564e-8075-44a3-b7f8-b1ca0098e486/shutterstock_362386109%202_Original%20file.jpg)
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Las interacciones entre proteínas pueden estudiarse con varias técnicas experimentales, cada una con sus ventajas y limitaciones. Los conocimientos que aportan estos estudios dependen del método de análisis seleccionado.
Algunos de los métodos de análisis de interacción entre proteínas más utilizados (aunque no todos) son los siguientes:
| Método | Descripción | Instrumento de Malvern Panalytical |
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| Espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) | La espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN, del inglés “Nuclear Magnetic Resonance”) proporciona información estructural a nivel atómico, lo que revela detalles sobre los cambios conformacionales de las proteínas tras su unión. | -- |
| Espectrografía de masas con purificación por afinidad en tándem (TAP-MS) | La purificación por afinidad en tándem (TAP, del inglés “Tandem Affinity Purification”) proporciona un complejo proteico purificado que puede analizarse en un espectrómetro de masas (MS, del inglés “Mass Spectroscopy”) para mapear las interacciones entre proteínas. | -- |
| Interferometría acoplada a rejilla (GCI) | Esta tecnología sin etiquetas, en tiempo real y basada en la superficie permite a los investigadores medir con rapidez y precisión las velocidades cinéticas, determinar la afinidad y controlar las concentraciones de analitos que interactúan, incluso en baja abundancia, en muestras brutas como los biofluidos. | |
| Resonancia de plasmones superficiales (SPR) | La resonancia de plasmones superficiales (SPR, del inglés “Surface Plasmon Resonance”) permite monitorear en tiempo real las interacciones de proteínas en la superficie de un chip del sensor, lo que permite determinar con precisión la cinética de unión y las afinidades. La SPR es una técnica sin etiquetas que utiliza cantidades relativamente pequeñas de materiales. Esto permite un análisis preciso y exacto de las interacciones de proteínas. | -- |
| Calorimetría de titulación isotérmica (ITC) | La calorimetría de titulación isotérmica (ITC, del inglés “Isothermal Titration Calorimetry”) mide el calor liberado o absorbido durante los eventos de unión, lo que proporciona información termodinámica esencial para comprender los mecanismos de interacción. | |
| Tecnologías afines: | ||
| Calorimetría de barrido diferencial (DSC) | La calorimetría de barrido diferencial (DSC, del inglés “Differential Scanning Calorimetry”) mide la estabilidad térmica de las proteínas, lo que resulta útil para estudios de estabilidad, evaluaciones de biosimilitud y evaluaciones de comparabilidad entre lotes. La DSC mide la estabilidad térmica mediante el control del cambio térmico de la desnaturalización de una molécula cuando se calienta a una velocidad constante. | |
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Dispersión de luz electroforética (ELS)
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La dispersión de luz electroforética (ELS, del inglés “Electrophoretic Light Scattering”) mide la movilidad y carga de partículas. La dispersión de luz dinámica (DLS, del inglés “Dynamig Light Scattering”) mide el tamaño de las partículas de sistemas dispersos desde subnanómetros hasta varios micrómetros de diámetro. La combinación de estas técnicas ofrece un panorama general más completo de las interacciones entre proteínas, lo que resulta útil para desarrollar intervenciones dirigidas a interacciones moleculares específicas. | |
Los instrumentos de Malvern Panalytical se han utilizado en varios estudios que analizan las interacciones entre proteínas. A continuación, se presentan algunos ejemplos:
La interferometría acoplada de rejilla (GCI, del inglés “Grating-Coupled Interferometry”) con WAVEsystem se utilizó para explorar la unión entre varios receptores vegetales y sus ligandos, así como el papel de un correceptor (SERK3). Mientras que los receptores individuales tienen afinidades de unión significativamente diferentes para sus respectivos ligandos, el ectodominio SERK3 se une a los receptores asociados al ligando con una cinética de unión similar.
La GCI con WAVEsystem se utilizó para analizar interacciones con “imitadores de receptores” producidos sintéticamente de receptores de la superficie celular, que suelen ser de interés como blancos de fármacos.
La calorimetría de titulación isotérmica (ITC, del inglés “Isothermal Titration Calorimetry”) en el MicroCal demostró que cambiar el esqueleto de la proteína puede modificar la interacción entre proteínas en los canales de calcio dependientes del voltaje.
En este artículo, se revisan los usos de la ITC junto con otras tecnologías para investigar las características de los péptidos restringidos que inhiben las interacciones entre proteínas.
WAVEsystemInstrumentos bioanalíticos de última generación para el descubrimiento de fármacos y las ciencias biológicas, tanto para la investigación industrial como académica |
MicroCal PEAQ-ITCMedición de alta sensibilidad de todos los parámetros de enlace. |
MicroCal PEAQ-DSCAnálisis de referencia de estabilidad de proteínas para aplicaciones de investigación |
Gama Zetasizer AdvanceDispersión de luz para cada aplicación |
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| Tecnología | ||||
| Grating-coupled interferometry (GCI) | ||||
| Calorimetría de titulación isotérmica (ITC) | ||||
| Calorimetría de barrido diferencial (DSC) | ||||
| Dispersión de luz electroforética | ||||
| Dispersión de luz dinámica | ||||
