Síntesis de bloques biocoloidales de Glicoenzima dirigidos por interacciones de reconocimiento molecular: Nuevo enfoque para la construcción de interfases bioresponsivas.

ESTEBAN PICCININI; DIEGO PALLAROLA; FERNANDO BATTAGLINI; OMAR AZZARONI

La Plata

Encuentro; V Encuentro Argentino de Materia Blanda; 2014

INIFTA

En los últimos años hemos visto un creciente interés en la integración dearquitecturas biomoleculares sobre plataformas electrónicas con el fin dedesarrollar dispositivos bioresponsivos.1 Dentro de la gran variedad de bloquesbiomoleculares las enzimas son especialmente importantes debido a susexcelentes propiedades funcionales: actividad, selectividad y especificidad.La construcción de dispositivos bioresponsivos requiere de la preparación defilms proteicos a través de la inmovilización de proteínas biológicamente activassobre sustratos, como el oro. El funcionamiento del biosensor es fuertementedependiente de las características interfaciales de la arquitectura, siendocrucial la técnica asociada a la construcción del biodispositivo.2 Además deretener su actividad biológica, el procedimiento de inmovilización debegarantizar el acceso de los analitos y otras moléculas involucradas en elproceso de bioreconocimiento al sitio activo de la enzima. Para alcanzar esteobjetivo fueron desarrolladas distintas estrategias de inmovilización: la mayorparte de ellas incluye adsorción, retención en diferentes matrices, enlazar porcross-linking con reactivos biofuncionales, electropolimerización, entre otrosejemplos.2 Es bien conocido que muchas de estas metodologías puedeninducir cambios conformacionales en la enzima que podrían disminuirsignificativamente la actividad enzimática.Dentro de este marco de trabajo en nuestro grupo hemos explorado el uso detécnicas de ensamblado biosupramolecular dirigido por reconocimientomolecular como una ruta alternativa para la construcción de superficiesresponsivas, biointerfaces funcionales y biosensores electroquímicos.3,4,5 Estametodología presenta un robusto y versátil recurso de inmovilización siendoinnecesario la modificación química del entorno proteico, evitando así ladisminución de la actividad catalítica.En este contexto, este trabajo describe un nuevo concepto para la construcciónde interfases bioresponsivas a partir de bloques coloidales de la glicoenzimaGlucosa Oxidasa (GOx) y Concavalina A (Con A). En primera instancia seprepararon coloides de Con A-GOx de distintos tamaños y composicionescambiando paramentos sencillos como la concentración de proteína total y laproporción entre las entidades confortantes del coloide. Luego, por Resonanciade Plasmones Superficiales (SPR) se cuantificó el ensamblado de losbiocoloides sobre una superficie de oro funcionalizada con residuos de manosay se pudo ensamblar capa-por-capa el coloide con Con A. La interesantecapacidad del coloide de interaccionar tanto con residuos de manosa como conCon A revela que la superficie del coloide mantiene inherente lascaracterísticas de ambas proteínas. Finalmente se estudió la estabilidad delcoloide en presencia de distintas concentraciones de manosa (sustrato quecompite con la interacción de reconocimiento molecular entre Con A y GOx) yse observó un efecto cooperativo de la unión ligando-receptor dando lugar aun ensamblado muy estable.Referencias:1 Bioelectronics: From Theory to Applications, ed I. Willner and E. Katz, Wiley-VCH, Weinheim2005, ch. 1, pp 1-13.2 Bioelectronics: From Theory to Applications, ed I. Willner and E. Katz, Wiley-VCH, Weinheim2005, ch. 3, pp 35-97.3 Supramolecular assembly of glucose oxidase on concavaline A modified gold electrodes. D.Pallarola, N. Queralto, F. Battaglini and O. Azzaroni. . Physical Chemistry ChemicalPhysics, 12 (2010) 8071-8083.4 Facile Glycoenzyme ?Wiring? to Electrode Supports via Redox-Active ?BiosupramolecularGlue??. D. Pallarola, N. Queralto, W. Knoll, O. Azzaroni, F. Battaglini. Chemistry ? A EuropeanJournal, 16 (2010) 13970 ? 13975.5 ?Redox-Active Concanavalin A: Synthesis, Characterization and Recognition-Driven Assemblyof Interfacial Architectures for Bioelectronic Applications?. D. Pallarola, N. Queralto, W. Knoll, M.Ceolín, O. Azzaroni, F. Battaglini Langmuir, 26 (2010) 13684?13696.