Científicos de la Universidad Estatal de Pensilvania en los EE. UU. han creado el primer agente nanoinformático basado en proteínas que podría ser la base para la próxima generación de terapia celular. Los resultados del estudio se publican en la revista Science Advances.

Se sabe que los sistemas de proteínas ubicados dentro de la célula realizan operaciones computacionales complejas para procesar señales provenientes del entorno externo. Para cambiar el comportamiento de la célula, en el marco de la biología sintética, se propuso un enfoque que implica la introducción de puertas lógicas de proteínas en la célula, circuitos moleculares que realizan operaciones lógicas. Una sola proteína que puede responder rápidamente a los estímulos y generar resultados se denomina agente de nanocomputadora.

Los investigadores construyeron el agente de nanocomputación integrando dos dominios sensoriales (regiones de proteínas que responden a estímulos específicos) en la enzima humana Src quinasa. Uno de ellos, uniRapR, reacciona a la rapamicina y el otro, LOV2, a la luz azul. El dispositivo de proteína resultante funciona como un circuito lógico combinatorio: la rapamicina promueve el movimiento de la proteína a los contactos focales y el color azul tiene el efecto contrario.

Las uniones focales son una acumulación de receptores de integrina en la membrana celular que conectan la célula con estructuras de tejido extracelular. Al activar Src con rapamicina, los científicos redujeron la migración celular y cambiaron su orientación, haciendo que se alinearan a lo largo de las nanofibras de colágeno dentro del cultivo celular. En este caso, si la rapamicina se detecta primero, la célula asume una orientación, pero si los estímulos se reciben en el orden inverso, la orientación será diferente. Así, el agente nanocomputador es un circuito lógico no conmutativo.

Los resultados indican la posibilidad de crear agentes proteicos que perciban un gran número de señales de entrada. Las entradas potenciales pueden incluir estímulos físicos o químicos, y las salidas pueden ser cambios en el comportamiento celular, como orientación celular, migración, cambios en la expresión génica y citotoxicidad de las células inmunitarias contra las células cancerosas.