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De vez em quando tenho o prazer distinto de ouvir uma nova tecnologia que nunca havia imaginado antes. Na última semana, um estudo da Nature Biotechnology descreveu o uso de nanoporos para realizar o seqüenciamento de proteínas. Pensando na dificuldade e complexidade de sequenciar apenas 4 nucleotídeos, é difícil conceber a dificuldade exponencial de sequenciar 20 aminoácidos.

A tecnologia ainda está em um período inicial, trabalhando na capacidade de diferenciar 20 aminoácidos – alguns com tamanhos e cargas muito semelhantes. No entanto, como tem sido o caso de muitas tecnologias, a velocidade do avanço pode aumentar rapidamente. As possibilidades desta tecnologia são muito emocionantes.

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Figura 1. Estrutura da aerolisina do CyroEM. Esse poro vem de Aeromonas hydrophila, uma bactéria Gram-negativa associada a doenças diarréicas e infecções profundas de feridas.

Os nanoporos têm sido utilizados principalmente para sequenciar o DNA. A Pacific Biosciences criou uma plataforma que lê longas seqüências de DNA sintetizando o DNA a partir de uma única fita que se move através de um poro. Outra empresa, a Oxford Nanopore, criou vários dispositivos que usam a tecnologia nanopore para executar o seqüenciamento em dispositivos portáteis. A chave para a maioria dessas tecnologias envolve a funcionalização dos poros para ter propriedades desejáveis ​​para fins específicos.

Para o sequenciamento de proteínas, os aminoácidos precisam se mover lentamente pelos poros para que suas cargas sejam medidas com precisão. Para atingir esse objetivo, a start-up francesa DreamPore utilizou um poro citolítico de origem bacteriana chamado aerolisina. Verificou-se que a aerolisina diminuiu a velocidade da passagem de aminoácidos, pois possui uma armadilha de molécula única, que se liga a aminoácidos únicos com cátions transportadores. Este método detecta 13 dos 20 aminoácidos. Modificações químicas adicionais, avanços na instrumentação e imagens em nanoporos permitiram a detecção de dois aminoácidos adicionais. Os últimos eram muito similares para serem diferenciados. No entanto, este estudo fornece um caminho a seguir, onde é concebível sequenciar cada um dos 20 aminoácidos.

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No futuro, a detecção de modificações pós-traducionais, como glicosilação e fosforilação, será um avanço importante. Será divertido acompanhar o progresso dessa tecnologia para ver como ela pode ser aplicada clinicamente.

Referências

  1. Iacovache I, De Carlo S, Diaz Nuria et al. A estrutura Cryo-EM das variantes de aerolisina revela uma nova dobra de proteínas e o processo de formação de poros. Nature Communications 2016. 7: 12062.
  2. Ouldali H, Sarthak K, Ensslen T et al. Reconhecimento elétrico dos vinte aminoácidos proteinogênicos usando nanoporos de aerolisina. Nature Biotechnology 2020; 38: 176-181
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-Jeff SoRelle, MD é residente-chefe de patologia no Centro Médico da Universidade do Texas, em Dallas, TX. Seus interesses de pesquisa clínica incluem entender como o laboratório se cruza com a saúde transgênero e melhorar a interpretação de variantes genéticas.

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