Avances en la investigación de aminoácidos no canónicos

Los aminoácidos son las piezas clave de las Proteínas, y hay 20 que nuestros cuerpos usan. Pero a los científicos les interesa usar un conjunto diferente de aminoácidos especiales, conocidos como Aminoácidos no canónicos (NCAAS). Estos ncAAs permiten crear proteínas con funciones nuevas y emocionantes. Incorporar estos ncAAs en proteínas puede cambiar cómo se comportan, lo que abre muchas posibilidades en investigación y medicina.

Para que los científicos añadan estos ncAAs a las proteínas, necesitan sistemas especiales llamados sistemas de traducción ortogonales (OTS). Estos sistemas consisten en partes modificadas de células que pueden reconocer y usar ncAAs en lugar de los estándar. Hasta ahora, se han utilizado más de 400 ncAAs diferentes en experimentos, principalmente mediante métodos que sustituyen partes específicas de las instrucciones para codificar proteínas.

#Cómo se incorporan los ncAAs en las proteínas

Un método popular para introducir ncAAs en proteínas consiste en engañar a la célula haciéndole pensar que un ncAA es solo otro aminoácido estándar. Esto se hace a menudo usando un código especial en la secuencia del gen que le dice a la célula que pause e inserte el ncAA en lugar de detenerse. La forma más común de hacerlo es manipulando una señal específica en el ADN que normalmente le indica a la célula que deje de hacer la proteína, permitiendo que se añada el ncAA en su lugar.

A pesar de estos métodos, los científicos enfrentan desafíos para que la incorporación de ncAAs sea realmente eficiente. Usan varios trucos, como cambiar el número de copias del OTS dentro de la célula o ajustar las partes de la célula que ayudan a hacer proteínas para intentar mejorar el proceso. Sin embargo, a menudo descubren que la cantidad de proteína producida con ncAAs no coincide con lo que se produce de forma natural.

#El desafío de crear OTS

Al crear estos sistemas de traducción ortogonales, los científicos a menudo comienzan usando proteínas de organismos que prosperan en condiciones extremas, como altas temperaturas. Estas proteínas suelen ser muy estables y pueden manejar muchos cambios. Sin embargo, esto también puede significar que no son muy efectivas bajo condiciones normales, como la temperatura ambiente.

Por ejemplo, al usar una cierta proteína que ayuda a añadir ncAAs, los investigadores pueden encontrar que necesitan hacer muchos cambios en la proteína para que acepte nuevos tipos de ncAAs. Este puede ser un proceso complicado y que consume mucho tiempo, dejando a los científicos atrapados con sistemas que no funcionan tan bien como les gustaría.

#Descubriendo opciones mejores

Algunas proteínas, como las de un organismo que ama el frío, parecen mostrar un patrón diferente. La estructura de estas proteínas les permite trabajar con una variedad más amplia de sustratos sin necesitar tantos cambios. Esto podría ser un cambio de juego para los científicos, ya que significa que podrían no necesitar depender de esas proteínas resistentes al calor que son más difíciles de manejar.

Al enfocarse en proteínas de un organismo adaptado al frío llamado Methanococcoides burtonii, los investigadores encontraron una variante específica de proteína que funciona mucho mejor a temperatura ambiente. Las pruebas mostraron que esta nueva proteína no solo era más efectiva, sino que también reconocía mejor diferentes tipos de ncAAs.

#Evaluando la nueva proteína

Después de identificar esta prometedora proteína, los investigadores llevaron a cabo pruebas para comparar qué tan bien podía incorporar ncAAs en proteínas en comparación con otras. En varios ensayos, encontraron que esta nueva proteína superaba consistentemente a las tradicionales. Esto significa que los científicos podrían crear proteínas que contengan ncAAs de manera mucho más fácil y eficiente.

Uno de los hallazgos destacados fue que en pruebas donde se usaron múltiples ncAAs juntos, esta nueva proteína aún mostraba una excelente eficiencia. Esto es especialmente interesante porque le da a los científicos oportunidades para crear proteínas más complejas que podrían tener múltiples características añadidas a la vez.

#Implicaciones para la investigación

Los descubrimientos hechos usando la nueva proteína podrían cambiar la forma en que los científicos abordan su trabajo, especialmente en áreas como la bioingeniería y la biología sintética. Al permitir un uso más eficiente de los ncAAs, los investigadores podrían crear una gama más amplia de proteínas funcionales. Esto podría llevar a avances en el desarrollo de medicamentos, donde se podrían crear proteínas personalizadas que funcionen mejor en el tratamiento de enfermedades.

Además, con la capacidad de usar menos recursos para lograr los mismos resultados, los costos de investigación podrían disminuir, permitiendo completar más proyectos. Esto podría impulsar la innovación en varios campos, incluida la medicina, la agricultura y la ciencia de materiales.

#Próximos pasos en la investigación

Con los nuevos conocimientos obtenidos del uso de la proteína adaptada al frío, los científicos están buscando formas de seguir mejorando los sistemas que les permiten usar ncAAs. Esto implica probar más proteínas de otros organismos que aman el frío para ver si pueden descubrir variantes aún más eficientes.

Los investigadores también están explorando cómo estas proteínas pueden combinarse con otras herramientas celulares para ampliar los límites de lo que es posible en la ingeniería de proteínas. A medida que recopilan más información y refinan sus métodos, la esperanza es desarrollar sistemas que puedan producir proteínas con un rango aún más amplio de características útiles.

#Conclusión

La exploración de aminoácidos no canónicos y los sistemas que permiten su incorporación es un área emocionante de la ciencia. Al cambiar el enfoque hacia las proteínas de organismos que prosperan en ambientes más fríos, los investigadores han podido encontrar formas más efectivas de producir proteínas con nuevas funciones. A medida que las técnicas científicas avanzan, es probable que se abran caminos fascinantes para la investigación y aplicaciones prácticas. Este trabajo no solo mejora nuestra comprensión de la función y evolución de las proteínas, sino que también trae beneficios prácticos para la investigación y la industria, llevando a nuevos descubrimientos e innovaciones.