El primer genoma humano completo fue un hito para la ciencia y la
medicina. El esfuerzo hercúleo del Proyecto Genoma Humano consumió 13 años
de trabajo a un costo de mil millones de dólares. Ahora la nueva era
de la bioelectrónica de proteínas nos puede permitir lograr el
anhelo de la secuenciación masiva. La secuenciación del ADN podría llevarse a
cabo a la velocidad vertiginosa de la ADN polimerasa de alrededor de cien
nucleótidos por segundo. "Si se colocan 10.000 moléculas en un chip,
algo no difícil de hacer, se secuenciará un genoma completo en menos de una
hora", dice el Dr. Stuart Lindsay director del Centro de Biodiseño
para Biofísica de Moléculas Individuales de la Universidad Estatal de Arizona.
Las enzimas en
ciertas condi- ciones, pueden actuar como excelentes conductores de electricidad,
lo que les permite incorporarse a una gama de dispositivos electrónicos, una
forma de conectar la increíble diversidad química de enzimas directamente en
una compu-tadora. Se puede aprovechar esto en dispositivos de detección
bioquímicos, produ- cción industrial inteligente y nuevas innovaciones en
diagnósticos médicos. Hasta hace muy poco, las proteínas se consideraban
estrictamente como aislantes del flujo de corriente eléctrica. Ahora, sus
propiedades físicas inusuales pueden conducir a una condición intermedia entre
un aislante y un conductor (criticidad cuántica). De hecho, en
investigaciones anteriores, el Dr. Lindsay demostró una fuerte conductancia
eléctrica a través de una proteína capturada entre un par de nanoelectrodos. La molécula
enzimática elegida para los experimentos es una de las más importantes para la
vida, la ADN polimerasa; esta enzima se une con nucleótidos sucesivos en una
longitud de ADN y genera la cadena complementaria de nucleótidos. Una
versátil nanomáquina usada por los sistemas vivos para copiar ADN durante la
replicación celular, así como para reparar roturas u otras imperfecciones en el
ADN. El chip conteniendo la ADN polimerasa podría permitir
la secuenciación a alta velocidad de genomas humanos completos con una
precisión sin precedentes a un costo muy bajo. La
biomolécula se conectó de manera sensible a los electrodos mediante sitios de
unión alternativos en la enzima, dejando los sitios activos disponibles para
unir moléculas y llevar a cabo su función natural. En tal sentido los
investigadores describen como fijaron a la ADN polimerasa a un par de
electrodos y los picos de corriente resultantes asociados con la enzima al unir
sucesivamente los nucleótidos. Tener un mecanismo de lectura incrustado en
la polimerasa implica tener la máquina de secuenciación ideal. La
demostración exitosa de la conductancia enzimática allana el camino para montar
matrices de proteínas en chips conectados a computadoras, una interesante
interface bioelectrónica.
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| Crédito: Laboratorio Lindsay. Universidad Estatal Arizona. |
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