Design of biosensor exploiting conformational changes in biomolecules

Identifier:  TDX:346

Handle: https://hdl.handle.net/20.500.11797/TDX346

Authors:  Hernández Hincapié, Frank Jeyson

Abstract:
El presente estudio utiliza dos moléculas diferentes como elementos de bioreconocimiento. En el primer caso, un biosensor basado en proteínas fue desarrollado utilizando la proteína periplasmica de unión a maltosa (MBP = maltose-binding protein). La habilidad para manipular racionalmente la función de una proteína también ofrece la posibilidad de crear nuevas proteínas con valor biotecnológico. Nuestro diseño proteico ha sido usado para evaluar cambios alostéricos en proteínas. Este estudio evalúa un simple cambio conformacional el cual puede ser usado como el principio transductivo para un biosensor. Diferentes estrategias de transducción usando fluorescencia y electroquímica en eventos de reconocimiento entre la proteínas periplasmicas de unión y el ligando, han sido previamente reportadas. Esta investigación inicia con el estudio de los cambios conformacionales de MBP, continuando con el desarrollo de un biosensor electroquímico para maltosa. La señal de cuatro diferentes mutantes (K46C-MBP-MT, N282C MBP-MT, Q72C-MBP-MT; y K25C-MBP-MT) fue evaluada usando voltimetría de onda cuadrada. La posibilidad de usar este tipo de transducción mecánic (distancia) para la configuración de biosensores y la respectiva especificidad analítica es discutida. La segunda parte de este trabajo incluye el método SELEX (systematic evolution of ligands by exponential enrichment) y aptameros como moléculas de bioreconocimiento. Como resultado de el método SELEX, podemos obtener secuencias de oligonucleótidos (aptameros) con propiedades de reconocimiento similares a los anticuerpos. Estos elementos sintéticos, tienen un importante rol en el reconocimiento molecular por su capacidad de unión específica a la molécula blanco. Un nuevo mecanismo para el paso de separación ha sido realizado, y llamado SELEX-Soluble. Este nuevo método SELEX usa la hibridización como mecanismo de separación para dividir los oligonucleótidos de DNA que no se unen y los que se unen a la molécula blanco. El procedimiento de hibridización y su uso como mecanismo de separación en el método SELEX ha sido evaluado a través de estudios de fluorescencia. Este estudio también explora la incorporación de un aptamero como elemento de reconocimiento en un biosensor. Tres diferentes mecanismos de transducción has sido evaluados: fluorescencia, electroquímica y resonancia de plasmon superficial (SPR). En los tres casos una excelente señal fue reportada. En conclusión, esta investigación ha evaluado la transferencia de una biosensor de fluorescencia a un biosensor electroquímico, utilizando la proteína periplásmica de unión a maltosa como elemento de bioreconocimiento. De otro lado, un nuevo método SELEX ha sido desarrollado. Sin embargo, futuras mejoras son requeridas para optimizar el método. Como resultado del método SELEX realizado un nuevo aptamero para avidita ha sido seleccionado y tres diferentes sistemas de transducción ha sido empleado para construir tres diferentes biosensores (fluorescencia, electroquímica y SPR).