Nueva Técnica Permite A Los Científicos Encender Y Apagar La ATP Sintasa Con Luz Ultravioleta

Los investigadores controlan el ATP en las células mediante luz ultravioleta

En la oscuridad, el trans-azopolifenol bloquea la actividad de la ATP sintasa (izquierda). Bajo luz ultravioleta, el azopolifenol cambia a la forma cis, con el resultado de que la ATP sintasa ya no se inhibe y se reactiva, lo que se muestra aquí por el movimiento aparente de la parte giratoria del complejo proteico (derecha). La barra gris vertical representa la membrana celular. Th. Meier, B. Eisel

El complejo enzimático ATP sintasa es una de las máquinas moleculares más importantes de la célula. Produce trifosfato de adenosina (ATP), que sirve como fuente de energía para casi todos los procesos celulares esenciales. La producción y disponibilidad de ATP también puede ser útil para procesos biotecnológicos fuera de la célula. Investigadores del Instituto Max Planck de Biofísica en Frankfurt, la Universidad Ludwig Maximilian (LMU) en Munich y el Colegio Imperial de Londres ahora han desarrollado una técnica que les permite encender y apagar la ATP sintasa usando azopolifenoles y luz.

Los polifenoles se encuentran naturalmente en las uvas negras, el maní, las bayas y el vino tinto. Son compuestos aromáticos con propiedades bioactivas e incluyen colorantes, sustancias aromatizantes y taninos. Estos fitoquímicos tienen fama de tener una variedad de efectos nutricionales beneficiosos, incluidos los efectos antioxidantes y antiinflamatorios, e incluso en algunos casos se dice que ayudan a prevenir el cáncer. Los polifenoles también pueden tener efectos bactericidas, lo que les permite, por ejemplo, inhibir la caries dental.

Sin embargo, resulta que estos productos químicos inusuales pueden hacer aún más: “Hemos sintetizado azopolifenoles que se pueden cambiar entre las formas cis y trans usando luz ultravioleta”, explica Felix Hartrampf del Departamento de Química de LMU. “Hemos explotado esta propiedad para permitirnos activar y desactivar la ATP sintasa a voluntad. En la oscuridad, los azopolifenoles adoptan la forma trans, que bloquea la actividad de la ATP sintasa. Si se exponen a la luz ultravioleta, cambian a la forma cis, lo que reactiva la ATP sintasa ”, explica Bianca Eisel del Instituto de Biofísica Max Planck.

La capacidad de cambiar la conformación del azopolifenol usando luz también podría aprovecharse para bloquear otras proteínas diana. Además, la capacidad de activar y desactivar la generación de energía en las células vivas podría ofrecer una forma sencilla de controlar procesos biotecnológicos específicos que dependen de la energía. “Los resultados de nuestro trabajo ofrecen una forma elegante y con luz controlada de proporcionar ATP rico en energía a procesos químicos o biotecnológicos y sientan las bases para el desarrollo de más compuestos activados por luz, que en el futuro podrían incluso utilizarse dentro de la célula. ”Explican los líderes de proyecto Dirk Trauner (LMU y Universidad de Nueva York ) y Thomas Meier (Instituto Max Planck de Biofísica e Imperial College de Londres).

Publicación: Bianca Eisel, et al., “Control óptico reversible de la F 1 F o -ATP sintasa usando inhibidores fotoconmutables”, FEBS Letters, 2018; DOI: 10.1002 / 1873-3468.12958

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