Mezcla ultrarrápida (1 μs) y plegamiento rápido de proteínas en nanotampas controladas por espectrometría de masas

Área de la Ciencia:

• La biofísica
• Química analítica
• Dinámica de las proteínas

Sus antecedentes:

• El monitoreo de reacciones biológicas rápidas, como el plegamiento de proteínas, es crucial para comprender los mecanismos moleculares.
• Las técnicas de mezcla convencionales a menudo tienen limitaciones para lograr las escalas de tiempo de microsegundos requeridas para estudiar eventos rápidos.
• La ionización por nanoelectrospray junto con la espectrometría de masas ofrece una plataforma sensible para analizar las interacciones moleculares.

Objetivo del estudio:

• Demostrar la capacidad de los emisores de vidrio theta para mezclar y monitorear reacciones rápidas en escalas de tiempo de microsegundos.
• Investigar la dinámica de plegamiento de las proteínas utilizando un nuevo enfoque de mezcla rápida.
• Comparar la eficiencia y el consumo de muestras de esta nueva técnica con los métodos convencionales.

Principales métodos:

• Se utilizaron emisores de vidrio theta para mezclar rápidamente las proteínas desplegadas con soluciones tampón.
• Se empleó la espectrometría de masas para analizar las distribuciones de estado de carga de las proteínas y determinar las extensiones de plegado.
• Varias velocidades de flujo de la solución (482880 pL/s) para lograr tiempos de reacción entre 1,0 y 22 μs.

Principales resultados:

• Se obtienen tiempos de reacción tan rápidos como 1,0 μs, significativamente más rápidos que los mezcladores convencionales (8 μs).
• Se observaron tiempos de reacción consistentes en diferentes proteínas (Trp-cage, mioglobina, citocromo c), lo que indica la independencia de la identidad de la proteína.
• Se midió una constante de tiempo de plegado de 2,2 μs para la formación de una horquilla β en el tetradecapéptido de sustrato de renina, el evento de plegado más rápido registrado con mezcla rápida.
• Se ha demostrado una reducción del consumo de muestras (2000 veces menos caudal) en comparación con los mezcladores convencionales para tiempos de reacción similares.

Conclusiones:

• Los emisores de vidrio theta permiten una mezcla rápida para monitorear las reacciones en escalas de tiempo de microsegundos sin precedentes.
• La técnica es robusta y aplicable a varias proteínas, independientemente de su cinética de plegado.
• Este método ofrece un avance significativo para el estudio de procesos biológicos rápidos con alta sensibilidad y un uso mínimo de muestras.