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Bio-Orthogonal Chemo-Specific Ligation

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La chimica bioortogonale per scoprire meglio le funzioni delle proteine

La chimica bioortogonale utilizza la chimica covalente per tracciare biomolecole nel loro ambiente nativo. Un progetto dell’UE ha attribuito priorità allo sviluppo di nuovi metodi di ligazione chimica ecocompatibili e versatili.

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La comprensione di modifiche di struttura, ubicazione, post-traslazione e di interazioni tra proteina e macromolecola è un passo necessario per chiarire la biologia della cellula. Lo studio e la manipolazione di una macromolecola comporta l’inserimento di specifiche etichette (o molecole reporter) attraverso reazioni di ligazione. Con un finanziamento dell’UE, il progetto BIOCHEMLIG (Bio-orthogonal chemo-specific ligation) ha cercato nuove reazioni di ligazione biocompatibili e chemiospecifiche. Il progetto si proponeva di sviluppare nuovi processi di ligazione dotati di elevata efficienza, ampia portata di applicazione, alta chemoselettività e tassi elevati. Le reazioni di ligazione sono utilizzate per sintetizzare librerie combinatoriali, etichettare biomolecole ed eseguire sintesi sopramolecolari. Per soddisfare i severi criteri necessari per le applicazioni in vivo, gli scienziati hanno ricercato la compatibilità fisiologica e la bioortogonalità. Il progetto quadriennale ha esplorato nuove reazioni applicabili all’immaginografia, ad esempio le reazioni alla fluorurazione, utilizzata per preparare traccianti radioattivi marcati 18F per la tomografia a emissione di positroni. È stata dimostrata per la prima volta la formazione di un legame 18F-C, dove il tracciante radioattivo è legato con un atomo di carbonio, mediante un protocollo a base di palladio a basse dosi e rapido. BIOCHEMLIG si è anche interessato allo sviluppo di nuovi metalloenzimi artificiali e metodologie di coniugazione di dendrimeri. I metalloenzimi sono composti di una porzione organometallica competente cataliticamente all’interno di una macromolecola. Il progetto ha proposto di mirare razionalmente i farmaci metallici anticancro, utilizzando proteine presentatrici, che potrebbero essere sfruttate per migliorare la loro specificità di legarsi a bersagli macromolecolari. Gli scienziati hanno preso in considerazione lo screening ad alta intensità di elaborazione per le reazioni di formazione di legami e le reazioni di ligazione su modello, accanto allo sviluppo di una piattaforma informatica bio-chimica per indagini teoriche. Il progetto ha prodotto nuove reazioni bioortogonali di etichettatura di proteine. Due conseguenti applicazioni di biosensori consentono l’analisi rigorosa di campioni biologici. I risultati di BIOCHEMLIG sono stati proposti in 18 pubblicazioni a valutazione paritaria e 3 brevetti. BIOCHEMLIG consentirà agli scienziati di suddividere i processi cellulari con precisione a livello molecolare, accelerare la preparazione di una libreria di bioconiugati e produrre approcci innovativi alla biochimica.

Parole chiave

Bioortogonale, funzioni delle proteine, chimica covalente, ligazione chimica, chemoselettività

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