Fotoquímica de la flavina ligada al receptor resuelta en células humanas vivas por espectroscopia infrarroja

Área de la Ciencia:

• La biofísica
• Espectroscopia
• Biología celular

Sus antecedentes:

• El entorno celular influye en la estructura y función de las proteínas.
• El estudio de las proteínas dentro de las células vivas es crucial para comprender sus mecanismos nativos.

Objetivo del estudio:

• Introducir la espectroscopia de diferencias infrarrojas en las células (ICIRD) para el estudio de los receptores solubles en las células humanas vivas.
• Investigar los mecanismos fotoquímicos en las células de las proteínas de criptocromo y aureocromo1a (LOV).
• Evaluar el impacto del entorno celular en la estructura de la proteína LOV y en la unión de hidrógeno.

Principales métodos:

• Se utilizó la reflexión total atenuada con espectroscopia de diferencias infrarrojas dentro de la célula (ICIRD).
• Culturas y transfecciones de células renales embrionarias humanas directamente en un elemento de reflexión interna dentro de un espectrómetro.
• Monitoreo de la viabilidad y el crecimiento celular in situ mediante espectroscopia infrarroja.

Principales resultados:

• Fotorreacciones resueltas de la flavina oxidada al radical neutro de la flavina en el criptocromo y el adducto de flavina-cisteína en LOV dentro de las células eucariotas vivas.
• Mecanismos fotoquímicos confirmados de las proteínas criptocromo y LOV dentro de las células de mamíferos.
• Se observó un cambio significativo en los modos de estiramiento del carbonilo de la proteína LOV, lo que indica un impacto celular en la estructura de la flavina y el enlace de hidrógeno.

Conclusiones:

• El ICIRD es un método no invasivo y libre de etiquetas para el estudio de receptores fotoactivados solubles en células de mamíferos.
• El entorno celular eucariota tiene un impacto significativo en la red de enlaces de hidrógeno y la estructura de la flavina en las proteínas LOV.
• Los hallazgos exigen la consideración de los efectos celulares en la fisiología y las aplicaciones optogenéticas de las proteínas LOV.