Als het vinden van een speld in een hooiberg, Liviu Movileanu kan een enkel molecuul in het bloed vinden. Movileanu, professor aan de Universiteit van Syracuse, en onlangs afgestudeerd Ph.D. student Avinash Thakur presenteert maandag hun onderzoek, 17 februari tijdens de 64e jaarlijkse bijeenkomst van de Biophysical Society in San Diego, Californië. Hun nieuwe technologie heeft brede toepassingen, van diagnostische tests tot het ontdekken van geneesmiddelen.

Movileanu begon "eiwit-eiwit-interacties na te jagen onder ziekte-achtige omstandigheden" na zijn postdoctorale studies. Als postdoc, hij begon nanoporiën te gebruiken, kleine gaatjes in celmembranen waardoor wetenschappers elektrische stroompjes schieten. Wanneer een individueel molecuul, als een eiwit, de porie binnendringt, verandert de elektrische stroom op een manier die wetenschappers in staat stelt de identiteit van het molecuul te identificeren. Maar om te begrijpen hoe verschillende eiwitten met elkaar interageren, hij moest het systeem aanpassen. Een van de uitdagingen was dat gegroepeerde eiwitten te groot zijn om in de nanoporie te passen, waar de meting doorgaans plaatsvindt. Om dit te overwinnen, Thakur en Movileanu gingen vissen.

Thakur en Movileanu creëerden moleculaire "vissen" door een gemodificeerde receptor te fuseren die werkt als een "haak en aas, " via een korte flexibele eiwitlijn ", " aan een eiwit nanopore "hengel en haspel." Daarna voegden ze een extra beetje eiwit toe dat werkt als een vissende "bobber". Als er niets aan de "haak" zit, dobbert het snel in en uit de nanoporie. wanneer iets grijpt, stopt het met bewegen, die wetenschappers waarschuwt dat er iets aan de "haak" hangt. Door deze ingenieuze aanpak konden ze een porie gebruiken die te klein is voor grote eiwitcomplexen om een ​​sensor te worden voor eiwitinteracties.

In tegenstelling tot visaas, waar een worm een ​​forel of een meerval kan vangen, Het aas van Thakur en Movileanu is zowel extreem specifiek als volledig aanpasbaar om elk interessant eiwit te vinden, en het werkt zelfs in complexe oplossingen zoals bloed- of biopsiemonsters. Deze precieze eiwittechnologie heeft praktische betekenis in de diagnostiek, en vanwege zijn specificiteit zijn er geen potentiële vals-positieve signalen die worden geproduceerd door de bestanddelen van een complex biofluïdummonster. Aanvullend, berekeningen met verschillende van deze "hengels" kunnen de concentratie van het eiwit van belang in de oplossing onthullen.

"Deze sensor heeft realistische perspectieven op veel biomedische gebieden, " zegt Movileanu. Het kan worden opgeschaald om veel eiwitten te bevatten voor het diagnosticeren van ziekten, het ontdekken van ziektebiomarkers, of het vinden van nieuwe medicijnen die eiwitinteracties verstoren of versterken. "We hebben het proof of concept gedemonstreerd, " zei Movileanu, en de volgende stap is het opschalen om de spelden in nog veel meer hooibergen te vinden.