La poliprolina, como mimético mínimo de proteínas anticongelantes, protege las monocapas celulares del daño por congelación
La naturaleza ha desarrollado azúcares, aminoácidos y proteínas anticongelantes especiales como crioprotectores. Las personas usan solventes orgánicos y polímeros sintéticos como aditivos para evitar que los cultivos celulares sufran daños por congelación. Ahora, científicos ingleses han combinado ambos métodos: en un trabajo publicado en la revista Angewandte Chemieintrodujeron la poliprolina, un polipéptido hecho del aminoácido natural prolina, como crioprotector eficaz para las monocapas de células.
La célula viva es muy vulnerable a la congelación y descongelación. Los cristales de hielo pueden dañar físicamente las membranas celulares y los orgánulos, y la deshidratación puede cambiar el potencial osmótico con un impacto severo en la integridad celular y de la membrana. Por otro lado, los cultivos celulares se almacenan de forma rutinaria en estado congelado o vitrificado hasta que se necesitan en medicina de trasplante o para investigación básica. Para la crioconservación, los crioprotectores como el dimetilsulfóxido son esenciales, pero se necesitan grandes volúmenes y, con mucho, no todas las células se recuperan después de la descongelación.
La naturaleza ofrece sus propios crioprotectores: los organismos del agua de mar helada producen glicoproteínas anticongelantes para evitar la recristalización del hielo. Sin embargo, para aplicaciones biomédicas, la disponibilidad de glicoproteínas anticongelantes es bastante limitada; además, siempre está la cuestión de la inmunotolerancia. Se ha descubierto que los polímeros sintéticos pueden imitar la actividad anticongelante, pero una columna vertebral polimérica «totalmente natural» basada en péptidos sería más atractiva. Matthew Gibson y su equipo de la Universidad de Warwick, Reino Unido, persiguen este enfoque de base biológica. Los científicos proponen la poliprolina, un polipéptido elaborado únicamente a partir del aminoácido natural prolina, como un crioprotector alternativo versátil.
El aminoácido prolina es especial entre los aminoácidos naturales porque no puede formar enlaces de hidrógeno con otras partes estructurales del péptido cuando se integra en un péptido. “Debido a esto, es soluble en agua y bastante hidrofóbico, como es el caso de la proteína anticongelante I”, observaron los científicos. Descubrieron que la poliprolina comparte algunos patrones de superficie críticos con las proteínas anticongelantes modelo. Se pensaba que esta «estructura anfipática ‘parcheada'» de la poliprolina ayudaba a inhibir la recristalización del hielo al descongelarse. Además, el aminoácido libre prolina, el bloque de construcción de la poliprolina, sirve como un crioprotector natural por sí solo; las células vegetales producen prolina en exceso para mantener su equilibrio osmótico y protegerse de la deshidratación.
Luego, los científicos probaron la combinación de prolina/poliprolina en un sistema de prueba de cultivos de células adherentes que se sometieron a condiciones de congelación y descongelación. Primero, la monocapa celular se incubó en una mezcla de solvente dimetilsulfóxido y prolina, luego se agregó poliprolina. La recuperación celular después de la congelación se duplicó en comparación con un régimen que tenía sulfóxido de dimetilo como único crioprotector. Los científicos señalaron que su estrategia podría mantener la exposición al disolvente al mínimo, dejando así a las células en un entorno lo más natural posible. Aunque un análisis más detallado mostrará si todas las funciones celulares se conservan, la poliprolina sintética se ha presentado aquí como un atractivo inhibidor de la recristalización del hielo totalmente natural para el almacenamiento de cultivos celulares biológicos.
