Sistema sinérgico de "clic" de boronato y tiosemicarbazona para una conjugación bioortogonal rápida e irreversible en...

Área de la Ciencia:

• Biología Química
• Química orgánica
• La bioconjugación

Sus antecedentes:

• Las reacciones de clic bioortogonales son cruciales para el etiquetado de biomoléculas en células vivas, pero los métodos existentes tienen limitaciones.
• La formación de ésteres de boro es una reacción bioortogonal potencial, pero a menudo es reversible en entornos acuosos.
• Se necesitan reacciones de clic rápidas, selectivas e irreversibles utilizando reactivos no tóxicos para la conjugación de biomoléculas.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y optimizar un nuevo sistema de reacción de clic bioortogonal irreversible para el etiquetado de biomoléculas.
• Desarrollar un sistema que sea rápido, de alto rendimiento, selectivo y utilice reactivos no tóxicos.
• Demostrar la utilidad de este sistema para el etiquetado en células vivas, incluidas las aplicaciones en la superficie celular.

Principales métodos:

• Diseño y síntesis de dos reactivos bifuncionales: un nopoldiol funcionalizado con tiosemicarbazida y un ácido arilborónico ortoacetil.
• Evaluación de la estabilidad del reactivo, la no toxicidad en las células HEK293T y la cinética de la reacción (constante de velocidad) mediante espectroscopia de RMN.
• Evaluación de la selectividad de la reacción en presencia de diolos y ácidos borónicos competidores, y aplicación en el etiquetado de la superficie celular viva utilizando un enfoque de etiqueta SNAP.

Principales resultados:

• El sistema desarrollado forma rápidamente un adducto de boronato/tiosemicarbazona estable e irreversible (constante de velocidad 9 M−1s−1) a bajas concentraciones micromolares en tampón neutro.
• Los reactivos son químicamente estables, no son tóxicos para las células a 50 μM, y la reacción no se ve afectada por los diolos biológicos o ácidos borónicos competidores.
• Visualización exitosa de los receptores marcados en la superficie celular (receptores adrenérgicos beta-2) en células HEK293T vivas utilizando reactivos marcados con fluoresceína a concentraciones de 10 μM.

Conclusiones:

• La nueva reacción de clic de boronato / tiosemicarbazona proporciona una estrategia de conjugación robusta, irreversible y bioortogonal.
• Este sistema demuestra una excelente estabilidad, selectividad y baja toxicidad, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones biológicas.
• El etiquetado exitoso de la superficie celular viva destaca el potencial de esta química de clic para imágenes biológicas avanzadas y bioconjugación.