Resumen de Bioengineering single-protein wires
La transferencia de electrones (ET) es uno de los procesos más importantes de la vida. La comprensión fundamental de los procesos de ET en biología es importante no sólo para comprender tales procesos naturales claves, sino también para avanzar en el diseño de interfaces biomolécula / electrodo para aplicaciones bioelectrónicas. En particular, se ha explotado la microscopía de efecto túnel con control electroquímico (EC-STM) para monitorizar in situ la constante de ET en función del potencial aplicado de las metaloproteínas.
La Azurina de Pseudomonas aeruginosa es un modelo de proteína redox ampliamente estudiado, tanto en ‘bulk’ como a nivel de una sola proteína. Su estructura globular contiene un ion de cobre coordinado, que hace que la proteína sea capaz de intercambiar electrones cambiando su estado redox (Cu I/II). Este ion es el responsable de su rol como portador de electrones en la cadena respiratoria de las bacterias.
En esta tesis, mostraremos nuestros avances en el diseño y caracterización de dispositivos de una sola proteína utilizando un modelo de metaloproteína Cu-Azurin. Hemos demostrado un comportamiento similar a un transistor en un hilo electroquímico de una sola proteína que funciona a muy bajos voltajes gracias a las propiedades redox de Cu-Azurin. Se demostró que la conductancia varía dependiendo del estado redox del centro de Cu, teniendo su valor máximo en el punto medio redox. También hemos analizado la formación espontánea de los contactos eléctricos de Azurin única a través de la corriente monitorizada cuando los dos electrodos ECSTM se colocaron a una distancia fija. Se observaron eventos discretos de conmutación para la conductancia, cuya frecuencia depende de las condiciones electroquímicas aplicadas y, por lo tanto, se atribuyeron unívocamente cambios discretos en el estado redox de la proteína atrapada.
Con el fin de adaptar el comportamiento de transporte de carga de la unión de una sola proteína, hemos sintetizado varios mutantes de la misma proteína mediante bioingeniería en diferentes posiciones de la proteína. Nuestros resultados muestran que podemos cambiar racionalmente el mecanismo de transporte del dispositivo de una sola proteína mediante el estudio del efecto de la modificación de residuos específicos en las vías ET particular en el esqueleto de la proteína.
