Aptámero

Archiu:Aptamer biotin.png

Estructura del aptámero de ARN biotina (groc) formant un complex en biotina

Els aptámeros són oligoméros d'àcits nucleicos de cadena senzilla (ssDNA i RNA), aïllats de genotecas de oligonucleótidos per selecció in vitro, per mig d'enriquiment exponencial en presència del lligant (método SELEX), denominats anticossos químics (de l'anglés chemical antibodies).

Definició i modo de funcionament

Els aptámeros són oligonucleótidos de cadena senzilla en tamanys entre 70 i 100 nucleòtits capaços de reconéixer de forma específica i en alta afinitat a varis tipos de molècules diana per mig d'un plegament tridimensional de la seua cadena. Generalment són obtinguts per mig de la seua selecció des de genotecas de oligonucleótidos combinatoriales, per mig del método SELEX (de les seues sigles en anglés: Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment), que permetrà seleccionar aquell oligonucleótido de la genoteca utilisada que s'unix en més afinitat a la molècula diana.

Estos oligonucleotidos tenen una regió central de tamany variable i en una seqüència aleatòria, i dos regions flanqueantes de seqüència coneguda. La llongitut total del aptámero sol variar entre els 70 i els 100 nucleòtits, incloent una seqüència fixa o primer en cada extrem del aptámero, per al seu amplificament per PCR (és una de les fases del método de selecció). La llongitut de la regió central en seqüència a l'encert sol estar compresa entre els 30 i 60 nucleòtits.

Estes molècules són capaces d'adoptar estructures globulars lo que els permet exhibir unes complexes i sofisticades propietats de reconeiximent molecular sent capaços d'unir-se d'una manera estable i molt específica a les seues dianes. Dites dianes moleculars poden ser chicotetes molècules com ATP, proteïnes, àcits nucleicos i complexes estructures multiméricas.

Existix també un tipo de aptámeros basat en cadenes peptídicas, dissenyats per a interaccionar en atres proteïnes dins de les cèlules. Consistixen en un bucle peptídico variable adjunt als extrems d'una proteïna soporte. Esta estructura incrementa l'afinitat del aptámero peptídico a nivells comparables als anticossos (ranc nanomolar).

Descobriment i història

Els primers aptámeros varen ser aïllats en 1990 per Larry Gold i Craig Tuerk. Estos consistien en ligandos de RNA que reconeixien la DNA polimerasa del bacteriòfec T4. De forma paralela i independent a Gold i Tuerk, Andy Ellington i Jack Szostak, per mig de lo que cridaven selecció in vitro, varen seleccionar ligandos basats en RNA front a varis colorants orgànics. El laboratori de Szostak va falcar el terme aptámero (del llatí, aptus, que significa encaixar) per als oligonucleótidos que interaccionaven selectivament en els colorants. Dos anys despuix, la companyia farmacèutica Gilead Sciences, patenta la selecció in vitro de oligonucleótidos de DNA específics para trombina, en la clara intenció d'utilisar els aptámeros obtinguts com a productes per al tractament i el diagnòstic de patologies humanes.

Des del descobriment dels aptámeros, grups d'investigació a lo llarc de tota la geografia mundial han investigat els aptámeros. En 2001, el procés SELEX va ser automatisat en el laboratori que dirigix Andy Ellington en l'Universitat de Texas, Austin, i en SomaLogic, Inc (Bouder, CO), reduint la duració de les rondes de selecció des de sis semanes fins a a penes 3 dies.

En els últims anys s'ha introduït el concepte de “smart aptamers” o “smart ligands”. Açò definix aptámeros que són seleccionats en uns paràmetros de reacció en la molècula diana predefinits, tals com:

• Constant d'equilibri (K_d)
• Constants de velocitat (k_off, k_on)
• Paràmetros termodinàmics (ΔH, ΔS)

En l'any 2002 es varen descobrir aptámeros existents de manera natural en els organismes vius. Dos grups d'investigació liderats per Ronald Breaker i Evgeny Nudler varen descobrir un regulador genètic basat en àcit nucléicos. A estes estructures se'ls ha denominat riboswitches i estan formades per una plataforma d'expressió i un aptámero per mig del qual el riboswitch interacciona en una molècula diana afectant a l'activitat genètica.