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Una ‘nanojaula’ para pasar sustancias por la membrana

Científicos del centro gallego CiQUS han ideado una estrategia molecular para introducir péptidos sintéticos de forma controlada a través de la membrana celular. La técnica consiste en encapsular una parte del péptido para enmascarar el elevado número de cargas negativas que impiden su paso.

Un péptido sintético de oligoarginina ( Arg8) con ácido glutámico (Glun) y una piranina aniónica (pyr) no puede atravesar la membrana celular a no ser que una ‘jaula’ (cage) supramolecular se una a la piranina. Curiosamente, los dos componentes por separado (jaula y péptido) son incapaces de cruzar la membrana solos. / CiQUS et al.

La membranas de las células actúan como barreras inteligentes y preservan de amenazas externas. Actúan de escudo protector que permite únicamente la entrada de determinados materiales y nutrientes y cierra el paso a todos los demás, ya sean toxinas o sustancias benignas de uso terapéutico, como los medicamentos.

Uno de los grandes retos de la investigación biomédica en la actualidad reside en el estudio y análisis de estos procesos de internacionalización, con el objetivo de comprenderlos mejor para llegar a introducir de manera controlada en la célula fármacos u otros materiales destinados a su cura o reparación.

La nanocápsula es como una grúa que redistribuye la carga alta de un camión para poder atravesar un túnel

Con ese objetivo y en este contexto, científicos del CiQUS (Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares da Universidade de Santiago de Compostela) plantean en el Journal of the American Chemical Society una estrategia molecular para activar a voluntad la internalización celular de distintos péptidos sintéticos (los ‘hermanos pequeños’ de las proteínas creadas en el laboratorio).

En principio los nuevos sistemas moleculares presentan un balance de carga negativo, es decir, más cargas negativas que positivas en su estructura, lo que les impide atravesar la membrana celular. Pero los científicos del CiQUS han conseguido alterar ese balance mediante el diseño y la introducción de una ‘cápsula’ o 'jaula' capaz de enmascarar una parte del elevado número de cargas negativas en los péptidos. Así, se consigue liberar la zona cargada positivamente, facilitando la entrada del compuesto en el interior de la célula.

"Imaginemos un camión con una carga tan alta en su remolque que le obliga a detenerse al llegar a un túnel", explica el investigador ERC Advanced Grant José Luis Mascareñas, director del trabajo, "y lo que hemos hecho es convertir esta cápsula en algo parecido a una ‘grúa externa’, con la que podemos trasladar ese exceso de carga a una zona más baja del remolque para conseguir que el camión pueda atravesar el túnel".

Internalización de péptidos sintéticos

En concreto, se trata de la internalización celular de péptidos de oligoarginina ( Arg8) equipados con seis residuos de ácido glutámico (Glun) y una piranina aniónica (pyr), a los que se une la 'grúa' o ‘jaula’ supramolecular. Esta jaula se une específicamente a la piranina, permitiendo que el complejo atraviese la membrana celular. Curiosamente, los dos componentes por separado son incapaces de cruzar la membrana por sí solos.

Otro de los autores del artículo, el investigador predoctoral Jesús Mosquera, destaca que tanto el diseño conceptual del trabajo como su ejecución han sido desarrollados íntegramente por el grupo MetBioCat del CiQUS, aunque la elaboración de la cápsula tuvo lugar a lo largo de una breve estancia en los laboratorios de química de la Universidad de Cambridge (Reino Unido).

Referencia bibliográfica:

Jéssica Rodríguez, Jesús Mosquera, José R. Couceiro, Jonathan R. Nitschke, M. Eugenio Vázquez and José L. Mascareñas. "Anion Recognition as a Supramolecular Switch of Cell Internalization". Journal of the American Chemical Society 139 (1) pp 55–58, 2017.