Un péptido de hibridación de colágeno ( CHP ) es una secuencia de péptidos sintéticos con típicamente de 6 a 10 unidades repetidas del triplete de aminoácidos Gly-Xaa-Yaa , que imita la secuencia característica de los colágenos naturales . [1] [2] Un péptido CHP generalmente posee un alto contenido de prolina e hidroxiprolina en las posiciones Xaa y Yaa, lo que le confiere una fuerte propensión a formar la conformación de triple hélice única del colágeno . [1] [3]En el estado monocatenario (monomérico), el péptido puede reconocer hebras de colágeno desnaturalizadas en los tejidos formando una triple hélice hibridada con las hebras de colágeno. [2] Esto ocurre a través del ensamblaje de cadena triple helicoidal y el enlace de hidrógeno entre cadenas, de una manera similar a los cebadores que se unen a las cadenas de ADN fundidas durante la PCR . [4] La unión no depende de una secuencia o epítopo específicos del colágeno, lo que permite a los CHP apuntar a cadenas de colágeno desnaturalizadas de diferentes tipos. [5] [6]
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Colágeno, CHP, CMP y CLP
El colágeno es el componente principal de la matriz extracelular (MEC). [7] La superfamilia del colágeno consta de 28 tipos diferentes de colágeno. [7] Aunque la función y la estructura jerárquica de estos colágenos pueden variar, todos comparten la característica estructural definitoria conocida como la triple hélice, [1] donde tres hélices de tipo poliprolina II (PPII) zurdas se ensamblan para formar una hélice derecha motivo helicoidal superenrollado. [1] [8] Los péptidos sintéticos cortos conocidos como péptidos miméticos de colágeno (CMP) o péptidos similares al colágeno (CLP) han desempeñado un papel importante en el esclarecimiento de la estructura 3D de la triple hélice de colágeno , su cinética de plegado y estabilidad térmica en pequeñas modelos de triple hélice. [3] [9] [10] [11] Los CMP, CLP y CHP son todos muy similares en términos de sus secuencias de aminoácidos, pero solo cuando los CMP o CLP se calientan por encima de sus temperaturas de fusión, existen en el disociado, único -estado varado y pueden considerarse CHP. [2]
Mecanismo de encuadernación
Los CHP monocatenarios se unen a las cadenas de colágeno desnaturalizado y a la gelatina de una manera que es única de otros mecanismos de orientación, ya que reconocen específicamente un motivo estructural único ( triple hélice de colágeno ) para el plegado y el ensamblaje de la cadena, a diferencia de la unión de epítopos específicos que es visto para anticuerpos monoclonales (mAb), por ejemplo. [12] Debido a su mecanismo de focalización único, los CHP tienen una alta especificidad de unión hacia las cadenas de colágeno desnaturalizado, pero casi no tienen afinidad por el colágeno intacto (triple hélice). [13] Los CHP pueden apuntar ampliamente a cadenas de colágeno que han sido desnaturalizadas por procesos térmicos, [13] químicos, [14] mecánicos, [15] o enzimáticos, [13] así como a múltiples tipos de colágeno (p. Ej., Col I , II , IV ). [5] [6] Los estudios también mostraron que los CHP y sus conjugados fluoróforos tienen una estabilidad superior en contacto con el suero. [dieciséis]
Colágeno desnaturalizado como biomarcador de remodelado y daño tisular
El recambio controlado de colágeno es crucial para el desarrollo embrionario, la morfogénesis de órganos y el mantenimiento y reparación de tejidos. [17] Sin embargo, los cambios en la homeostasis del colágeno están asociados con numerosas enfermedades y condiciones patológicas. La degradación excesiva del colágeno puede estar asociada con metástasis del cáncer , envejecimiento de la piel , artritis y osteoporosis . [17] Los CHP pueden apuntar a tejidos sometidos a remodelación en función de su capacidad para unirse a hebras de colágeno degradadas y desplegadas a través de la formación de triple hélice. Como grupo objetivo, los CHP ofrecen un gran potencial en histopatología , diagnóstico y administración de fármacos para una amplia gama de enfermedades.
La mayoría de los métodos para la evaluación de la desnaturalización del colágeno en estados patológicos son indirectos, como la detección de la actividad de la metaloproteinasa de la matriz (MMP) o la cuantificación de fragmentos de péptidos de colágeno en orina, suero o líquido sinovial . [18] [19] [20] Utilizando métodos convencionales para dirigirse directamente al colágeno, los investigadores deben confiar en péptidos de unión a colágeno seleccionados por presentación de fagos , [21] derivados de proteínas de unión de colágeno, [22] o anticuerpos producidos contra colágenos. Desafortunadamente, estos compuestos no pueden dirigirse a colágenos desnaturalizados que no están estructurados y no presentan un epítopo 3D definido. Además, los anticuerpos que se informó que distinguen fragmentos de colágeno degradados específicos solo pueden reconocer uno o unos pocos tipos de colágeno. [2] [23] Por el contrario, los CHP, en principio, pueden unirse a todos los tipos de colágenos desnaturalizados. [4] [5] [6]
Aplicaciones
Tinción de tejidos
Los CHP marcados con fluoróforo o biotina se utilizan como agente de tinción para detectar la degradación y desnaturalización del colágeno mediante aplicaciones de inmunofluorescencia e inmunohistoquímica . [5] Los CHP pueden teñir secciones de tejido congeladas, secciones incluidas en parafina fijadas con formalina (FFPE), [5] así como tejidos frescos. [14] [15] La CHP es aplicable a muestras de tejido de múltiples especies y una variedad de enfermedades, como infarto de miocardio , artritis , nefritis y fibrosis . [5]
Imágenes in vivo
Los CHP también se pueden marcar con fluoróforos en el infrarrojo cercano para obtener imágenes fluorescentes in vivo . [13] [24]
Identificación de colágeno
Los CHP se pueden utilizar para visualizar muchos tipos diferentes de bandas de colágeno en geles SDS-PAGE . [6] El colágeno se desnaturaliza calentando en presencia de SDS antes de cargar el gel. Las bandas de colágeno se visualizan mediante hibridación CHP-colágeno cuando los geles se tiñen con CHP marcados con fluorescencia. [6]
Detectar daño mecánico al tejido conectivo.
El colágeno ofrece resistencia mecánica en los tejidos del cuerpo que soportan cargas, como tendones, ligamentos y huesos. A medida que se aplican fuerzas a estos tejidos, la triple hélice de colágeno puede dañarse y desenrollarse, y los CHP permiten la detección a nivel molecular del daño mecánico en dichos tejidos conectivos. [15] [25]
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