Proteínas exhiben una energía de adhesión tres veces mayor que las proteínas adhesivas del mejillón y la tela de araña
Un equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH) ha descubierto el mecanismo molecular detrás de la notable adhesión submarina de la almeja arca "barbuda" (Barbatia virescens). Sus hallazgos revelan un proceso de adhesión independiente de la oxidación impulsado por interacciones entre dominios EGF/similares a EGF y biopolímeros basados en GlcNAc.
Los organismos marinos como los mejillones y los percebes son famosos por su capacidad de adherirse firmemente a las superficies, incluso en ambientes húmedos. Hace casi 40 años, los investigadores identificaron el dominio del factor de crecimiento epidérmico (EGF) como un componente clave en las proteínas adhesivas de los mejillones.
Desde entonces, se han descubierto proteínas adhesivas similares en una variedad de organismos, incluidas especies marinas, caracoles y arañas. Sin embargo, el mecanismo preciso detrás de la adhesión submarina basada en EGF seguía siendo un misterio, hasta ahora.
El equipo de POSTECH descubrió este mecanismo al investigar el biso de la almeja arca 'barbuda', donde las proteínas que contienen dominios EGF/similares a EGF se unen fuertemente a biopolímeros basados en N-acetilglucosamina (GlcNAc). Sus experimentos revelaron que estas proteínas exhiben una energía de adhesión tres veces mayor que las proteínas adhesivas húmedas ampliamente reconocidas, como la mefp-5 (proteína del pie del mejillón) y la suckerin (proteína de la seda de araña).
Imagen: (Arriba) Mecanismo de adhesión subacuática mediante la unión del dominio EGF/N-acetilglucosamina inspirado en Barbatia (Abajo) Comparación de la energía de adhesión. Crédito: POSTECH
Uno de los hallazgos más innovadores del estudio es que el mecanismo de adhesión EGF-GlcNAc no depende de la oxidación, una característica definitoria de los adhesivos tradicionales basados en 3,4-dihidroxifenilalanina (DOPA). Este proceso independiente de la oxidación da como resultado una adhesión reversible y duradera, lo que lo hace altamente eficaz en una variedad de entornos, ya sean húmedos o secos.
"GlcNAc es un componente que se encuentra comúnmente en tejidos biológicos y biopelículas, lo que lo hace muy versátil para aplicaciones en bioelectrónica, ingeniería de tejidos, recubrimientos antiincrustantes y más", explicó el profesor de investigación Jimin Choi, primer autor del estudio.
El profesor Dong Soo Hwang, quien también dirigió el estudio, enfatizó las implicaciones más amplias de sus hallazgos: "Esta investigación es un primer paso crítico hacia el desarrollo de adhesivos submarinos sostenibles y de alto rendimiento y bioadhesivos de grado médico".
Los hallazgos se han publicado en Nature Communications: Sticky organisms create underwater biological adhesives driven by interactions between EGF- and GlcNAc- containing polysaccharides