È difficile pensare a un pesce con un valore generale più elevato rispetto al branzino striato o allo scorfano, come è noto nella regione di Chesapeake Bay.

Il Morone saxatilis è apprezzato dai pescatori che pescano in acqua dolce e salata. È una preziosa specie commerciale, e quindi si guadagna un posto tra i primi nella sezione frutti di mare di molti menu di ristoranti e banchi di pescivendoli.

Un team di scienziati della William &Mary guidato da Myriam Cotten sta studiando un'altra virtù del branzino:il pesce contiene biomolecole che hanno mostrato risultati promettenti per l'uso terapeutico nella medicina umana.

Cotten, professore associato presso il Dipartimento di Scienze Applicate dell'Università, è coautore di un articolo pubblicato di recente, "Il rame regola le interazioni dei peptidi antimicrobici della piscidina dai mastociti dei pesci con i recettori del formil peptide e l'eparina, " nel Journal of Biological Chemistry .

Ha spiegato che i peptidi studiati nell'articolo sono varietà delle armi molecolari utilizzate dal sistema immunitario di un animale, e prodotto da mastociti, globuli bianchi specializzati. In questo caso, il soggetto animale è un pesce, e quindi sono peptidi "piscidina".

Il documento rileva che i pesci sono soggetti a una raffica di agenti patogeni:batteri, virale, parassita e fungina. Pesce, Certo, nuota e respira in quello che a volte può essere un brodo di agenti patogeni. Circa il 65% delle infezioni inizia nei biofilm e per mantenersi in salute, i pesci hanno sviluppato un potente sistema immunitario per combattere le infezioni.

Cotten dice che lavora spesso con altri scienziati, in particolare quando si tratta di esami in vivo:"Faccio la ricerca fondamentale, mi piace! Ma non faccio in vivo, " ha spiegato. "Ecco perché questo è un lavoro collaborativo".

Ad esempio, ha detto che nel 2015 dopo averli studiati per un decennio, scoprì che i suoi peptidi potevano legare il rame. È stata una scoperta importante.

"Gli ioni di rame formano radicali, e i radicali possono attaccare le molecole biologiche vicine, attaccandosi e danneggiando alcuni legami chimici, "Spiega Cotten.

Ha collaborato con Hao Hong all'Università del Michigan, che ha testato i suoi peptidi caricati di rame in vivo applicati a un tumore del cancro su un topo. I risultati, mentre preliminare, sono promettenti, Aggiunse Cotten.

I radicali caricati di rame potrebbero essere una nuova importante arma nelle guerre contro i tumori e le infezioni, e i meccanismi descritti nel J. Biol. chimica carta sono i passi successivi necessari sulla strada per le sperimentazioni cliniche. Il documento descrive i peptidi come coltellini svizzeri che non solo attaccano direttamente i batteri, ma attivano anche le cellule immunitarie dell'organismo ospite per aiutare a combattere le infezioni.

Mentre lavora per una migliore comprensione del meccanismo biochimico delle piscidine e di altre biomolecole che un giorno potrebbero essere utilizzate per combattere le infezioni negli esseri umani, Cotten si descrive appropriatamente come una chimica biofisica.

"Ciò significa che studio i sistemi biologici con strumenti fisici, " ha spiegato. La cristallografia è uno degli strumenti fisici di riferimento per i chimici, ma Cotten studia le membrane biologiche e nota, "Tutto ciò che ha a che fare con una membrana, che lega una membrana, che colpisce una membrana, è molto difficile da studiare con la cristallografia quando è legata a quella membrana."

Perciò, Lo strumento preferito di Cotten è la risonanza magnetica nucleare, o RMN. Sta continuando la sua indagine nel laboratorio NMR a Small Hall nel campus William &Mary, lavorando con un gruppo che include il ricercatore Dr. Alex Greenwood, uno specialista NMR, e sostenuto da finanziamenti della National Science Foundation.

"L'NMR sembra essere una delle migliori tecniche per interrogare campioni che non cristallizzano, " ha detto Cotten. "Quando si osserva una sostanza antimicrobica che molto probabilmente attacca le membrane o forse ha obiettivi interni, come il DNA, non esiste davvero alcun metodo a livello atomico diverso dall'NMR in grado di studiare campioni non cristallini".

La risonanza magnetica nucleare è una tecnica sensibile ed esigente, o meglio un insieme di tecniche. Molto prima che arrivasse da William &Mary, Cotten aveva familiarità con il lavoro NMR in corso qui, in particolare il lavoro di Robert Vold, un ex membro della facoltà nei dipartimenti di fisica e scienze applicate.

"Quando ero studente universitario, Ero in soggezione del lavoro del professor Vold, " Cotten ha detto. "Ho ancora pile di sue carte che ho stampato 20 anni fa. E non l'ho mai incontrato finché non ho ottenuto il lavoro qui".

Cotten ha iniziato a lavorare nel grande laboratorio di magneti a Small Hall, usando il 17.6-tesla, Magnete da 750 megahertz usato da Vold. Ma non poteva semplicemente avvicinarsi e mettere i suoi campioni nel magnete. Volto, insieme a Gina Hoatson e un certo numero di altri utenti del grande magnete, lo stava usando per studiare campioni non biologici. Il lavoro di Cotten prevede l'esame delle membrane biologiche.

"Quando sono venuto qui, lo strumento è stato predisposto per i materiali. Ho dovuto comprare nuove sonde per fare NMR qui, " lei spiegò.

Agli utenti di NMR piace confrontare il magnete con un trapano e le sonde con le punte:un trapano può utilizzare un numero qualsiasi di punte, a seconda dei materiali. Il tipo di "bit" di cui Cotten ha bisogno per studiare le membrane sono chiamate sonde statiche. Uno dei suoi collaboratori, Peter Gor'kov del National High Magnetic Field Lab dello stato della Florida, ha costruito le nuove sonde per lei.

I campioni vengono orientati su lastre di vetro e poi vanno nella gola del magnete, la bobina. Il magnete colpisce il campione con un campo magnetico. I nuclei atomici nel campione hanno il proprio ambiente elettronico e risuonano a frequenze uniche all'interno del campo magnetico.

La sonda si trova all'interno del magnete, circa due piedi, usando le onde radio per captare il trasferimento del livello di energia in un segnale che, una volta decodificato, può fornire molti dettagli sulla struttura molecolare del campione.

Cotten afferma di essere "profondamente appassionata" dell'uso della risonanza magnetica perché consente lo studio del movimento delle molecole, non solo la loro struttura. E il movimento molecolare è molto importante per la sua comprensione dei fenomeni associati alle membrane.

"Le molecole non funzionano essendo congelate nello spazio. Le molecole si muovono, " ha spiegato. "Se hai una sostanza che è antimicrobica, deve spostarsi in un sito in cui attacca una cellula. Quando è lì, ha bisogno di cambiare la struttura di ciò a cui è legato per danneggiare quel sito. È molto dinamico".

Cotten e il suo team stanno lavorando per installare le nuove sonde compatibili con le biomolecole nel laboratorio NMR per continuare lo studio dei peptidi di pesce, che mostrano la promessa per una gamma sempre più ampia di applicazioni cliniche.