Investigadores del IBEC diseñan un contacto eléctrico con una sola proteína

El grupo del IBEC Nanoprobes and Nanoswitches ha diseñado un contacto eléctrico nanométrico basado en una única proteína.

A través de una sutil mutación en la proteína Azurina, responsable de diversos procesos metabólicos REDOX en la bacteria Pseudomona Aeruginosa, han conseguido controlar el transporte de electrones en la biomolécula.

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Transferencia de electrones en la proteina azurina sin la mutación (izquierda, transporte en dos pasos) y después de la mutación puntual (derecha, transporte por efecto túnel).

La bioelectrónica avanza hacia el diseño de plataformas electrónicas en la nanoescala, que permitan conectar biomoléculas complejas a dispositivos electrónicos para la transducción de señales. El acercamiento a estas tecnologías debe ser de “abajo-a-arriba”: necesitamos entender la firma eléctrica de las biomoléculas más simples para crear después circuitos más complejos o entender estructuras macromoleculares.

Con este objetivo, el grupo del investigador principal del IBEC y profesor de investigación ICREA Pau Gorostiza ha desarrollado un contacto eléctrico de una sola proteína capaz de transportar carga eléctrica de forma eficiente. Los resultados revelan que una sola mutación puntual en la Azurina, la biomolécula empleada en el estudio, promueve un eficiente efecto túnel a los electrones que la atraviesan. “La Azurina tiene un átomo de cobre; normalmente, el transporte electrónico mediado por este metal sucede en dos pasos para cada electrón; con una sola mutación, nosotros hemos conseguido que el transporte electrónico siga un efecto túnel directo”, explica Marta Pozuelo, recientemente doctorada en el grupo de Pau y que ha desarrollado el estudio.

Los resultados demuestran que las vías de conducción eléctrica de la Azurina se pueden ajustar con mucha precisión por medio de mutaciones puntuales en la parte externa de la proteína, sin afectar a su estructura y función global. “Hemos demostrado un mecanismo estructural mediante el cual la proteína podría controlar el transporte de carga en muchos escenarios de interés biológico”, sugiere Pau.

Este contacto nanométrico supone además una plataforma única para estudiar los cambios en la transferencia de electrones relacionados con la estructura de diversas biomoléculas similares a la azurina.

Artículo referenciado: Ruiz MP, Aragonès AC, Camarero N, Vilhena JG, Ortega M, Zotti LA, Pérez R, Cuevas JC, Gorostiza P, Díez-Pérez I. (2017). Bioengineering a Single-Protein Junction. J Am Chem Soc. 139(43):15337-15346

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