Avances en aplicaciones biomédicas
Los sistemas de encapsulación actuales, como gotas, liposomas o polimerosomas, producen estructuras con tamaños que van desde decenas de nanómetros a unos pocos cientos de micras. Las cápsides naturales, que son estructuras proteicas de tipo jaula desarrolladas por algunos virus, representan una alternativa de compartimentalización importante. Ciertas proteínas tienen también poros internos de forma y simetría bien definidas que se pueden utilizar como nanocompartimentos. La mutagénesis dirigida permite controlar las propiedades de las proteínas individuales y/o la estructura de la cápside resultante. Alterando la carga de los aminoácidos, o «sobrecargando» la proteína, se le confieren nuevas propiedades superficiales manteniendo su funcionalidad. Una de las características importantes de las proteínas sobrecargadas es su mayor estabilidad térmica. El proyecto «Engineering of an artificial capsidic enzyme for aqueous dirhodium catalysis» (ACCARC) se dedicó a modificar la ferritina para convertirla en un nanocompartimento funcional. La ferritina es un complejo proteico globular con cavidades internas simétricas que sirve como almacén de hierro tanto en procariotas como en eucariotas. Utilizando métodos de diseño computacional, se rediseñó su superficie externa para obtener una nanojaula supercargada con carga positiva. La ferritina supercargada resultante era termoestable y se unía de manera efectiva a superficies con carga negativa. Los investigadores utilizaron la nanojaula de ferritina modificada para sintetizar nanopartículas de óxido de hierro. Eso les permitió monitorizar la localización espacial de las nanojaulas en experimentos de transfección. Encontraron que la ferritina supercargada se incorpora fácilmente a las células de un modelo celular de cáncer humano. A continuación, la ferritina supercargada se ensambló dentro de una nanojaula proteica rediseñada de mayor tamaño, AaLS-13. AaLS-13 es un mutante de la lumazina sintasa de Aquifex aeolicus, una enzima formadora de cápsides diseñada para tener carga negativa de manera que porte en su interior una proteína con carga positiva. Afinando las interacciones electrostáticas entre la ferritina supercargada y AaLS-13, los investigadores obtuvieron estructuras anidadas. Esas estructuras al estilo de una muñeca Matryoshka contenían varias nanojaulas de ferritina supercargada cargadas con hierro y encapsuladas a su vez dentro de la jaula más grande. El proyecto abre nuevas posibilidades de construcción de estructuras de tamaño nanoscópico, tales como microcompartimentos u organelos artificiales.
Palabras clave
Biomedicina, sistemas de encapsulación, cápsides, ferritina, AaLS-13
