Questa figura illustra un sensore basato su nanopori proteici per il rilevamento di proteine in un fluido biologico complesso con la precisione di una singola molecola. Sul lato sinistro, il sensore, che è una proteina transmembrana ingegnerizzata, adotta una conformazione con un 'bobber' in movimento all'estremità del poro. Dal lato giusto, la cattura della proteina preda allontana il bobber dall'apertura del nanoporo. Il compartimento sulla parte superiore della membrana contiene siero sanguigno. Inoltre, viene applicata una tensione tra entrambi i lati della membrana per generare una corrente elettrica, creando un segnale che gli scienziati possono monitorare e vedere quando una proteina entra nel nanoporo. Credito:Jiaxin Sun e Liviu Movileanu.
Come trovare un ago in un pagliaio, Liviu Movileanu può trovare una singola molecola nel sangue. Movileanu, professore alla Syracuse University, e recentemente laureato in dottorato di ricerca. lo studente Avinash Thakur presenterà la sua ricerca lunedì, 17 febbraio alla 64a riunione annuale della società biofisica a San Diego, California. La loro nuova tecnologia ha un'ampia gamma di applicazioni, dai test diagnostici alla scoperta di farmaci.
Movileanu ha iniziato a "inseguire le interazioni proteina-proteina in condizioni simili a malattie" dopo i suoi studi post-dottorato. Come postdottorato, ha iniziato a usare i nanopori, minuscoli fori nelle membrane cellulari attraverso i quali gli scienziati sparano correnti elettriche. Quando una singola molecola, come una proteina, entra nel poro la corrente elettrica cambia in un modo che consente agli scienziati di identificare l'identità della molecola. Ma per capire come le diverse proteine interagiscono tra loro, aveva bisogno di modificare il sistema. Una delle sfide era che le proteine raggruppate sono troppo grandi per entrare nel nanoporo, dove normalmente avviene la misurazione. Per superare questo, Thakur e Movileanu sono andati a pescare.
Thakur e Movileanu hanno creato la "pesca" molecolare fondendo un recettore modificato che agisce come "un amo e un'esca, " tramite una breve linea proteica flessibile ", " a un nanoporo proteico "canna e mulinello". Poi hanno aggiunto una piccola proteina extra che agisce come un "bobber" da pesca. Quando non c'è niente sul "gancio" si muove rapidamente dentro e fuori dal nanoporo. Eppure, quando qualcosa si afferra, smette di muoversi, che avvisa gli scienziati che c'è qualcosa sul "gancio". Questo approccio ingegnoso ha permesso loro di utilizzare un poro troppo piccolo perché i grandi complessi proteici diventino un sensore per le interazioni proteiche.
A differenza delle esche da pesca, dove un verme potrebbe prendere una trota o un pesce gatto, L'esca di Thakur e Movileanu è estremamente specifica e totalmente personalizzabile per trovare qualsiasi proteina di interesse, e funziona anche in soluzioni complesse come campioni di sangue o biopsie. Questa precisa ingegneria proteica ha un significato pratico nella diagnostica, e a causa della sua specificità non ci sono potenziali segnali falsi positivi prodotti dai costituenti di un campione di biofluido complesso. Inoltre, calcoli con molte di queste "canne da pesca" possono rivelare la concentrazione della proteina di interesse nella soluzione.
"Questo sensore ha prospettive realistiche in molte aree biomediche, " Dice Movileanu. Potrebbe essere ampliato per includere molte proteine per la diagnosi di malattie, scoperta di biomarcatori di malattie, o trovare nuovi farmaci che interrompono o migliorano le interazioni proteiche. "Abbiamo dimostrato la dimostrazione del concetto, " disse Movileanu, e il prossimo passo è ridimensionarlo per trovare gli aghi in molti più mucchi di fieno.
