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Proteína artificial imita la sangre
Investigadores de la Universidad de Pensilvania han construido desde cero una proteína que puede hacer lo que pueden hacer ciertas proteínas en el cuerpo humano: transportar y entregar oxígeno. Este puede ser un paso útil para desarrollar sangre artificial.
Nueva proteína: Esta proteína hecha por el hombre podría algún día salvar vidas al transportar oxígeno en sangre artificial. Las cintas verdes representan las cuatro columnas helicoidales de la proteína artificial. La estructura permite la entrada de oxígeno, pero no de agua.
Durante años, los científicos han intentado crear componentes de sangre artificial, con la esperanza de que un avance médico de este tipo evitaría los problemas de la sangre de los donantes, como la contaminación, el almacenamiento limitado y la escasez, y conduciría a transfusiones de sangre más fáciles y rápidas en el campo de batalla. y en casos de trauma.
Actualmente, la mayoría de los sustitutos de la sangre incluyen versiones modificadas de hemoglobina natural, el componente clave de la sangre que transporta oxígeno desde los pulmones al resto del cuerpo. Pero la investigación continúa porque algunos estudios han sugerido que los sustitutos de la sangre existentes pueden aumentar el riesgo de ataques cardíacos en las víctimas de traumas que los han recibido.
El equipo de Penn se ha centrado en crear proteínas desde cero que puedan transportar oxígeno y sean esencialmente impermeables, una característica importante. Si el agua entra en la proteína, crea una forma de oxígeno que se escapa y causa daño celular.
Creo que es un logro notable en el diseño de proteínas, dice Roman Boulatov , profesor asistente de química en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Demuestran que es posible diseñar una reactividad específica comenzando desde cero. Te da mucho más control sobre lo que puedes cambiar.
La modificación de proteínas existentes no siempre da como resultado una respuesta predecible y, a menudo, falla. Hay un problema al trabajar con proteínas naturales porque son complejas y frágiles, dice Christopher Moser , bioquímico de Penn y coautor del nuevo estudio. Nos gustaría aprender cómo producir proteínas funcionales que no tienen ninguna relación con las proteínas naturales: eso nos permitirá seguir desarrollando más funciones.
Los investigadores de Penn utilizaron tres aminoácidos para hacer una estructura de proteínas en columnas de cuatro hélices. Pusieron una estructura más pequeña en su interior llamada hemo, una molécula plana grande que es la parte activa de la hemoglobina. El hemo tiene un átomo de hierro en el centro, al que se une el oxígeno.
Los investigadores también hicieron que la estructura de la proteína fuera flexible, de modo que pueda abrirse para recibir el oxígeno y cerrarse nuevamente sin dejar entrar agua. Lo hicieron uniendo las columnas helicoidales con bucles para restringir sus movimientos. Esto le dio a la estructura final una forma de candelabro.
Lo que aprendimos es que podemos hacer interiores secos con proteínas muy simples, dice el autor principal. P. Leslie Dutton , profesor de bioquímica en Penn. Gran parte de la actividad enzimática se rige por mantener el agua alejada del [interior]. El trabajo se publica en el último número de Naturaleza .
Para utilizar la proteína artificial en el cuerpo humano, los investigadores deberán asegurarse de que pueda retener el oxígeno el tiempo suficiente para que sea útil, funcione en un entorno celular y no sea tóxico. La proteína tampoco debe ser identificada por el sistema inmunológico como un contaminante que debe eliminarse a través de los riñones, agrega. James Collman , profesor de química en la Universidad de Stanford, que fabrica hemes sintéticos que se unen al oxígeno.
Es importante tener sustratos sanguíneos porque hay muchas enfermedades causadas por la falta de flujo sanguíneo, que incluyen hemorragia traumática, accidente cerebrovascular y ataque cardíaco, dice Howard Levy, director científico de Sangart , una empresa que crea un agente de suministro de oxígeno. Realmente es el pan y la mantequilla de la medicina de cuidados intensivos.