I ricercatori hanno creato un nuovo sistema di etichettatura di prossimità su scala nanometrica che mira rapidamente ai residui di istidina, fornendo un nuovo strumento chimico nella modificazione chimica delle proteine.

I risultati della loro ricerca sono stati pubblicati nel Giornale della Società Chimica Americana il 27 aprile 2021.

Modificazione chimica delle proteine, una tecnologia che introduce funzioni nella struttura chimica delle proteine ​​attraverso forti legami irreversibili, viene utilizzato per la creazione di biomateriali a base di proteine ​​e per i sistemi di somministrazione di farmaci.

Per effettuare la modifica, l'etichettatura delle proteine ​​è necessaria. L'etichettatura di prossimità è una di queste tecniche. Etichetta le biomolecole situate vicino a una proteina di interesse che può anche essere marcata e analizzata.

Però, ci sono solo poche reazioni chimiche che possono essere applicate ai metodi di modificazione chimica delle proteine. Inoltre, ci sono stati pochissimi rapporti sulla modificazione selettiva dei residui di istidina.

Nei precedenti approcci elettrofili, la debole natura nucleofila dei residui di istidina determina una bassa selettività per altri amminoacidi nucleofili.

Una sostanza chimica inorganica gassosa nota come ossigeno singoletto ha aiutato a superare questa barriera. L'ossigeno singoletto è una specie chimica altamente reattiva con tempi di vita su scala di microsecondi e distanze di diffusione su scala nanometrica.

Il gruppo di ricerca ha impiegato nucleofili per catturare gli intermedi elettrofili prodotti dalla reazione dell'ossigeno singoletto con i residui di istidina. L'elevata reattività dell'ossigeno singoletto ha portato a una reazione rapida e completa.

I metodi convenzionali di etichettatura dell'istidina impiegano diverse ore per modificare chimicamente i residui di istidina delle proteine. Ancora, questo metodo ha modificato i residui di istidina in pochi minuti mediante irradiazione con luce visibile del fotocatalizzatore in condizioni di pH fisiologico.

L'autore corrispondente, il dott. Shinichi Sato del Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences della Tohoku University, afferma che la loro scoperta ha aperto le porte alla ricerca sull'analisi delle proteine ​​utilizzando l'ossigeno singoletto. "L'utilizzo di metodi convenzionali di produzione di ossigeno singoletto può potenzialmente svilupparsi in una tecnologia che chiarisce la trasduzione del segnale intracellulare inesplorata e le interazioni proteina-proteina".