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Las proteínas aportan funciones clave para la gran mayoría de procesos biológicos. En ocasiones, las proteínas se organizan en estructuras más complejas para almacenarse y liberarse de forma controlada cuando es necesario. En la naturaleza, las estructuras amiloides funcionan como un sistema dinámico de almacenaje y liberación de proteínas, y son aprovechadas por organismos tan diferentes como bacterias o seres humanos, donde participan, por ejemplo, en las funciones de las hormonas de nuestro sistema endocrino.

Inspirándonos en este sistema, desde el grupo en Nanobiotecnología hemos desarrollado un nuevo concepto de gránulos proteicos artificiales capaces de actuar como depósitos de proteínas con posibles aplicaciones biomédicas y biotecnológicas, liberándolas de forma sostenida en el tiempo. Estos gránulos se generan de forma controlada a partir de proteínas recombinantes, que son fabricadas por microorganismos u otras células utilizando su capacidad natural de producir estas biomoléculas.

A diferencia de lo que sucede con los amiloides naturales, hemos demostrado que este nuevo sistema no necesita que las proteínas compartan una estructura similar para interaccionar entre sí y organizarse conjuntamente en forma de gránulos híbridos. De esta forma, hemos conseguido combinar en un único material proteínas tan diferentes como una enzima activa y una proteína fluorescente, gracias a incorporar en la secuencia proteica de cada una de ellas una pequeña región rica en histidinas, un aminoácido clave capaz de interaccionar con cationes divalentes, como el zinc. Esta interacción histidinas-zinc permite la formación de gránulos mixtos estables y que preservan la función de las proteínas originales, sobrepasando las barreras existentes en biomiméticos de estructuras amiloides.

Este avance nos permite imaginar depósitos proteicos multifuncionales con un impacto potencialmente relevante en aplicaciones biomédicas o biotecnológicas, como la combinación de fármacos o vacunas en una única especie más potente, o catalizadores enzimáticos que permitan encadenar múltiples reacciones una tras otra. Gracias a este descubrimiento, hemos dado un paso adelante en la creación de depósitos proteicos artificiales más versátiles y eficientes, acercándonos a la generación de nuevos materiales biomiméticos con un gran potencial aplicado.

Esta investigación, publicada en la revista científica International Journal of Biological Macromolecules, no habría sido posible sin la colaboración multidisciplinar entre distintas investigadoras e instituciones, así como sin la aportación económica de las instituciones en forma de proyectos científico-técnicos, en especial PID2022-1368450, que busca conseguir una nueva formulación de vacunas recombinantes antitumorales basada en gránulos de secreción artificiales (SECRETVAC). Investigación apoyada por la U1 (PPP) de Nanbiosis-ICTS y el CIBER-BBN. La tecnología de formación de gránulos artificiales está patentada por la UAB y el IR-Sant Pau.