Circuito de biología sintética que reacciona en segundos

Unos científicos han inventado el primer circuito sintético que consta exclusivamente de interacciones proteína-proteína rápidas y reversibles. Eso le permite al circuito generar respuestas en cuestión de segundos.

La biología sintética ofrece una forma de modificar células para que realicen funciones novedosas, como brillar con luz fluorescente cuando detectan una determinada sustancia química. Normalmente, esto se hace alterando las células para que expresen genes que puedan ser activados por un determinado estímulo entrante.

Sin embargo, a menudo hay un gran retraso entre un acontecimiento como la detección de una molécula y la respuesta resultante, debido al tiempo que necesitan las células para transcribir y traducir los genes necesarios.

El equipo de Deepak Mishra, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, ha desarrollado ahora un enfoque alternativo para diseñar tales circuitos. Su enfoque se basa exclusivamente en interacciones proteicas rápidas y reversibles. Esto significa que no hay que esperar a que los genes se transcriban o se traduzcan en proteínas, por lo que los circuitos pueden activarse mucho más rápido, en cuestión de segundos.

Los investigadores utilizaron células de levadura para alojar su circuito y crearon una red de 14 proteínas de distintos seres vivos, incluyendo levadura, bacterias, plantas y el ser humano. Los investigadores modificaron estas proteínas para que pudieran regularse mutuamente en la red y producir una señal en respuesta a un evento concreto.

El nuevo tipo de circuito de biología sintética se basa exclusivamente en interacciones rápidas y reversibles entre proteínas. (Imagen: cortesía de los investigadores, editada por MIT News. CC BY-NC-ND 3.0)

Su red, el primer circuito sintético que consta únicamente de interacciones proteína-proteína de fosforilación/desfosforilación, está diseñada como un conmutador de palanca, un circuito que puede cambiar rápida y reversiblemente entre dos estados estables, lo que le permite "recordar" un acontecimiento específico, como la exposición a una determinada sustancia química. En este caso, el objetivo es el sorbitol, un alcohol azucarado que se encuentra en muchas frutas.

Una vez detectado el sorbitol, la célula almacena un recuerdo de la exposición, en forma de una proteína fluorescente localizada en el núcleo. Este recuerdo también se transmite a futuras generaciones de células. El circuito también puede reiniciarse exponiéndolo a una sustancia diferente.

Este tipo de circuito podría ser útil para crear sensores ambientales o pruebas de diagnóstico que pudieran revelar estados característicos de una enfermedad o crisis de salud inminentes, como un ataque al corazón. (Fuente: NCYT de Amazings)