„Switchbody” activează activitatea enzimatică prin legătura antigen-antibody
O echipă de cercetători de la Institutul de Știință din Tokyo, Japonia, a dezvoltat o nouă inovație în domeniul biotehnologiei intitulată „Switchbody”. Această tehnologie reprezintă un întrerupător enzimatic, ce funcționează pe baza unui mecanism de activare prin legătura cu antigenul țintă, oferind astfel noi oportunități pentru diagnosticare, terapie și bioprocesare de precizie.
Switchbody este creat prin fuzionarea fragmentelor enzimelor cu anticorpi, având un rol esențial în reglementarea precisă a proceselor biologice. Proteinele care răspund la stimuli externi acționează ca întrerupătoare moleculare. Aceasta deschide căi atât pentru înțelegerea profundă a fenomenelor biologice, cât și pentru aplicarea terapeutică în restaurarea funcțiilor celulare afectate.
Dezvoltarea și testarea Switchbody
Un aspect crucial al acestei cercetări este design-ul rațional al proteinelor capabile să își activeze sau dezactiveze activitatea. Echipa condusă de profesorul asociat Tetsuya Kitaguchi și profesorul asistent Takanobu Yasuda la Laboratorul de Chimie și Științe ale Vieții a creat Switchbody prin adoptarea unui anticorp care se leagă de un peptide derivat din „Bone Gla Protein”. Pentru a introduce funcția de comutare, au utilizat NanoLuc, o enzimă bioluminescentă formată din două părți, HiBiT și LgBiT, fiecare fiind inactiv în mod separat, dar împreună generând o bioluminescență puternică.
Prin fuzionarea anticorpului cu HiBiT, cercetătorii au putut activa activitatea enzimatică atunci când anticorpul se leagă de antigenul său țintă. Mecanismul de lucru se bazează pe un proces de „captură și eliberare”, în care, în absența antigenului, HiBiT este blocat în interiorul anticorpului. Legătura cu antigenul determină eliberarea sa, permițând formarea unui complex enzimatic activ.
Mecanismul și aplicațiile potențiale
Prin investigarea amănunțită a mecanismului de funcționare a Switchbody, echipa a folosit tehnici analitice avansate, inclusiv ELISA, cristalografie prin raze X, spectroscopie NMR și simulări de dinamică moleculară. Aceste analize au dezvăluit că, în absența antigenului, HiBiT interacționează cu aminoacizi cheie din jurul locului de legătură cu antigenul. Odată ce se leagă antigenul, aceste interacțiuni sunt perturbate, crescând motilitatea lui HiBiT pentru a forma complexul enzimatic activ.
Switchbody propune o strategie puternică nu doar pentru detectarea moleculelor biologice, ci și pentru reglementarea funcțiilor fiziologice celulare prin utilizarea enzimelor implicate în procesele cheie, precum transducția semnalelor și metabolismul.
Extinderea tehnologiei și direcții viitoare
Cercetătorii au dezvoltat, de asemenea, o sondă care poate fi asamblată cu anticorpi nemodificați pentru a forma un Switchbody. Această inovație a fost realizată prin fuzionarea lui HiBiT cu o proteină de legare a anticorpilor cunoscută sub numele de „Protein M”, deschizând noi oportunități pentru o gamă largă de anticorpi comerciali ce pot fi transformați în întrerupătoare enzimatice responsabile de antigen.
Profesorul Kitaguchi subliniază: „Credem că această tehnologie ar putea fi aplicată în biosenzori, bioprocesare și aplicații terapeutice. În viitor, ne dorim să extindem Switchbody pentru a controla simultan multiple funcții celulare, permițând astfel reglementarea în timp real a căilor biochimice.”
