Funcionalización selectiva de tirosina para el entrecruzamiento bioortogonal de hidrogeles de proteínas diseñados.
Año de publicación:
2017
Identificación de PubMed:
28151642
Subvenciones de financiación:
Resumen público:
Los hidrogeles de proteínas diseñados se han mostrado prometedores como materiales de matriz extracelular artificial para el cultivo 3D de células madre debido a la capacidad de desacoplar la bioquímica y la mecánica del hidrogel. El diseño modular de estas proteínas permite la incorporación de varias secuencias bioactivas para regular el comportamiento celular. Sin embargo, la química utilizada para entrecruzar las proteínas en hidrogeles puede limitar las secuencias bioactivas que se pueden incorporar para evitar el entrecruzamiento no específico dentro de la región bioactiva. Las químicas de entrecruzamiento bioortogonales pueden permitir la incorporación de cualquier secuencia bioactiva arbitraria, pero la incorporación escalable y selectiva de sitios de grupos reactivos bioortogonales como las azidas que no dependen de la química reactiva aminas comúnmente utilizada es a menudo un desafío. En respuesta, hemos optimizado la reacción de una 4-fenil-1,2,4-triazolina-3,5-diona (PTAD) que contiene azida con proteínas similares a la elastina (ELP) diseñadas para funcionalizar selectivamente los residuos de tirosina con azida dentro de las proteínas. Los ELP funcionalizados con PTAD-azida se entrecruzan con los ELP funcionalizados con biciclononino (BCN) a través de la reacción de cicloadición de azida-alquino (SPAAC) promovida por cepa para formar hidrogeles. Las células madre mesenquimales humanas y las células progenitoras neurales murinas encapsuladas dentro de estos hidrogeles siguen siendo altamente viables y mantienen sus fenotipos en cultivo. La modificación específica de tirosina puede ampliar el número de secuencias bioactivas que pueden diseñarse en materiales diseñados con proteínas al permitir la incorporación de secuencias que contienen lisina sin preocuparse por entrecruzamientos no específicos.
Resumen científico:
Los hidrogeles de proteínas diseñados se han mostrado prometedores como materiales de matriz extracelular artificial para el cultivo 3D de células madre debido a la capacidad de desacoplar la bioquímica y la mecánica del hidrogel. El diseño modular de estas proteínas permite la incorporación de varias secuencias bioactivas para regular el comportamiento celular. Sin embargo, la química utilizada para entrecruzar las proteínas en hidrogeles puede limitar las secuencias bioactivas que se pueden incorporar para evitar el entrecruzamiento no específico dentro de la región bioactiva. Las químicas de entrecruzamiento bioortogonales pueden permitir la incorporación de cualquier secuencia bioactiva arbitraria, pero la incorporación escalable y selectiva de sitios de grupos reactivos bioortogonales como las azidas que no dependen de la química reactiva aminas comúnmente utilizada es a menudo un desafío. En respuesta, hemos optimizado la reacción de una 4-fenil-1,2,4-triazolina-3,5-diona (PTAD) que contiene azida con proteínas similares a la elastina (ELP) diseñadas para funcionalizar selectivamente los residuos de tirosina con azida dentro de las proteínas. Los ELP funcionalizados con PTAD-azida se entrecruzan con los ELP funcionalizados con biciclononino (BCN) a través de la reacción de cicloadición de azida-alquino (SPAAC) promovida por cepa para formar hidrogeles. Las células madre mesenquimales humanas y las células progenitoras neurales murinas encapsuladas dentro de estos hidrogeles siguen siendo altamente viables y mantienen sus fenotipos en cultivo. La modificación específica de tirosina puede ampliar el número de secuencias bioactivas que pueden diseñarse en materiales diseñados con proteínas al permitir la incorporación de secuencias que contienen lisina sin preocuparse por entrecruzamientos no específicos.