Diseño y aplicación de biosensores para medir hacinamiento macromolecular in vivo

Institución otorgante:

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Fecha:

2018-07-20

Tipo de documento: 

info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
 

Formato:

application/pdf

Idioma:

spa

Temas:

HACINAMIENTO MOLECULAR - EFECTOS DE VOLUMEN EXCLUIDO - FRET - PROTEINAS FLUORESCENTES - PROTEINAS DE FUSION - BIOSENSORES - ESTRES OSMOTICO - MACROMOLECULAR CROWDING - EXCLUDED VOLUME EFFECTS - FORSTER RESONANCE ENERGY TRANSFER (FRET) - FLUORESCENT PROTEINS - FUSION PROTEINS - BIOSENSOR - OSMOTIC STRESS

Descripción:

El interior de las células se caracteriza por su alto contenido de macromoléculas que pueden ocupar hasta un 40% del volumen total, dependiendo del tipo celular y su estado fisiológico. Esta variable característica de los entornos biológicos se conoce como hacinamiento macromolecular. El volumen excluido por el hacinamiento genera importantes consecuencias termodinámicas y cinéticas sobre procesos biológicos como el plegado y la agregación de proteína, reacciones de asociación o disociación, entre otros, convirtiéndolo en un parámetro de gran relevancia biológica. En este trabajo se desarrollaron sensores basados en FRET que permiten detectar variaciones en el nivel hacinamiento molecular en células vivas. Su diseño se basa en una fusión de proteínas capaces de realizar transferencia de energía por resonancia de Förster (FRET) unidas por un segmento espaciador desestructurado y flexible, de manera que puedan adoptar conformaciones más compactas en medios hacinados. Los estudios in vitro de los sensores muestran que la eficiencia de FRET se incrementa al aumentar el nivel de hacinamiento del medio, lo que confirma que en condiciones hacinadas los sensores se compactan. Para probar su funcionamiento en células vivas, los sensores se expresaron en bacterias (E. coli BL26) a las que se les aplicó un shock osmótico exponiéndolas a medios con alta concentración de NaCl. Los resultados muestran que la eficiencia de FRET aumenta instantáneamente luego del shock, indicando que la respuesta al estrés osmótico va acompañada por un aumento en el nivel de hacinamiento celular. Además, al revertir el shock osmótico volviendo a concentraciones fisiológicas de sal, se vio que la eficiencia de FRET vuelve a bajar, comprobando que la respuesta de los sensores es modulada y reversible. En conclusión, gracias a la flexibilidad del linker los sensores se compactan para ubicarse en los espacios libres que quedan entre las moléculas presentes en medios hacinados, donde el grado de compactación aumenta al incrementarse el nivel de hacinamiento. La eficiencia de FRET de los sensores varía según el grado de compactación, permitiendo su aplicación para el estudio in vivo de cambios de hacinamiento producidos durante procesos biológicos relevantes, como la respuesta a proteínas mal plegadas y la compactación de la cromatina en los núcleos de células eucariontes.

Identificador:

https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6482_Labanda