Mecanismos de nucleación molecular y estrategias de control para la selección de polimorfos cristalinos

Área de la Ciencia:

• La biofísica
• Biología estructural
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Las fases de proteínas condensadas están vinculadas a enfermedades humanas (por ejemplo, Alzheimer), pero también son vitales para la biología estructural y los productos farmacéuticos.
• El control de los polimorfos de proteínas requiere comprender las vías de nucleación y los mecanismos de selección.
• La comprensión actual de la nucleación de la fase macromolecular y su influencia en la selección polimórfica es incompleta.

Objetivo del estudio:

• Para aclarar las vías de nucleación a nivel molecular de los cristales de proteínas.
• Comprender los mecanismos que rigen la selección polimórfica durante la formación de la fase proteica.
• Demostrar el control de la formación de polimorfas de proteínas para aplicaciones científicas e industriales.

Principales métodos:

• Se utilizó microscopía electrónica de crio-transmisión con resolución de tiempo (cryo-TEM) para obtener imágenes de la nucleación del cristal.
• Se estudió la nucleación de cristales de glucosa isomerasa para identificar las vías que conducen a estados cristalinos y gelificados.
• Se empleó mutagénesis dirigida al sitio y siembra de gel para controlar la formación de polimorfos.

Principales resultados:

• La selección polimórfica se determina en las primeras etapas de la formación de la estructura, basada en bloques de construcción específicos para cada grupo espacial.
• La nucleación ocurre a través de adherencias orientadas entre grupos subcríticos con cristalinidad inherente, no desde un precursor líquido denso.
• La formación selectiva de los polimorfos deseados se logró a través de la mutagénesis dirigida y la siembra de gel.

Conclusiones:

• El estudio proporciona una comprensión a nivel molecular de las vías de nucleación de proteínas y la selección polimórfica.
• Los hallazgos desafían los modelos existentes de nucleación de proteínas, destacando la fijación orientada de los grupos cristalinos.
• Los conocimientos permiten el control de las transiciones de fase macromoleculares, el avance de la administración de fármacos basados en proteínas y la cristalografía.