PÉPTIDO CAPAZ DE AUMENTAR LA VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO DE UNA KINESINA O SU HOMÓLOGA FUNCIONAL SOBRE MICROTÚBULOS.

La presente invención es el uso de un péptido para aumentar la velocidad de desplazamiento de una kinesina o su homóloga funcional sobre microtúbulos.

Dicha kinesina puede estar aislada de un hongo, una planta, un díptero, un cefalópodo, un invertebrado o un vertebrado, preferiblemente humano y la homóloga funcional puede estar aislada de un organismo procariota. Los microtúbulos pueden estar aislados de un hongo, una planta, un invertebrado o un vertebrado, preferiblemente humano, bovino, porcino, ovino, caprino y equino. La invención también se refiere a un procedimiento para aumentar la velocidad de desplazamiento de una kinesina o su homóloga funcional sobre microtúbulos y en un dispositivo, preferiblemente un biosensor o un dispositivo de transporte de moléculas, que comprende un péptido de la invención, una kinesina o su homóloga funcional, microtúbulos y ATP sobre un soporte, preferiblemente vidrio o SiO2.

USO DE UN PÉPTIDO PARA AUMENTAR LA VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO DE UNA KINESINA O SU HOMÓLOGA FUNCIONAL SOBRE MICROTÚBULOS, PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención es el uso de un péptido para aumentar la velocidad de desplazamiento de una kinesina o su homóloga funcional sobre microtúbulos. Este aumento de actividad de la kinesina tiene aplicación para mejorar las prestaciones de nanodispositivos (biosensores, lab-on-a-chip, etc.) en los que se produce un desplazamiento de proteínas motoras sobre microtúbulos o viceversa.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los microtúbulos y los motores celulares, entre los que se encuentran las kinesinas, las dineínas, la actina y la miosina, son componentes de gran utilidad en la construcción de nanodispositivos. Las funciones naturales de estas proteínas dentro de la célula las hacen particularmente útiles para gran cantidad de aplicaciones en nanomecánica. Los microtúbulos son largos polímeros de monómeros globulares de tubulina α y β, que en la célula constituyen el componente mayoritario del citoesqueleto. Su estructura les permite actuar como varillas rígidas sobre las que se deslizan los motores celulares, definiendo la dirección en que éstos se mueven. Por otro lado, los motores celulares son moléculas con capacidad ATPasa que se unen por un extremo a vesículas, orgánulos u otros componentes celulares y que, mediante el uso de energía generada por la hidrólisis del ATP, arrastran su carga a lo largo del microtúbulo por el que se deslizan.

Los nanodispositivos son dispositivos de muy pequeño tamaño que utilizan estructuras moleculares para transportar, modificar y procesar reactivos o componentes a muy pequeña escala. Estos nanodispositivos pueden ser utilizados para diversas aplicaciones entre las que destacan la microfluídica, los biosensores,

el transporte de moléculas, el montaje de componentes a nivel molecular y otras.

Por ejemplo, se han desarrollado biosensores para detección de toxinas o moléculas alimentados por ATP y dirigidos por kinesina (Bachand, G.D. 2009 quot;Smart dustquot; biosensors powered by biomolecular motors. Lab Chip 9:1661-166) . Algunos nanodispositivos construyen una senda a base de microtúbulos sobre los que se desliza un motor celular al que se ha unido la partícula a transportar (Bottier, C. et al. 2009 Active transport of oil droplets along oriented microtubules by kinesin molecular motors. Lab Chip 9:1694-1700) mientras que en otros casos se inmovilizan los motores celulares en una superficie sólida y se hace deslizar a los microtúbulos sobre ellos, siendo en este caso el microtúbulo quien se encarga de transportar la carga (Du, Y.Z. et al. 2005 Motor protein nano-biomachine powered by self-supplying ATP. Chem. Commun. 2080-2082) .

El gen adm codifica la información necesaria para la síntesis de una proteína de 185

aminoácidos (en humanos) , que recibe el nombre de pre-pro-adrenomedulina. Esta proteína se procesa dentro de la célula y da origen a dos péptidos con funcionalidad biológica: la adrenomedulina y el péptido de 20 aminoácidos identificado por la secuencia SEQ ID NO: 2, que está amidado en su extremo carboxilo terminal. La estructura tridimensional del péptido identificado por la secuencia SEQ ID NO: 2 ha sido obtenida mediante técnicas de resonancia magnética nuclear y consiste en una hélice α que se extiende a lo largo de sus 20 aminoácidos. El péptido identificado por la secuencia SEQ ID NO: 2 funciona como señal extracelular de comunicación endocrina, paracrina o autocrina y regula actividades propias del citoesqueleto. Se ha demostrado que el péptido identificado por la secuencia SEQ ID NO: 2 decora los microtúbulos en gran cantidad de células, tiene interacciones directas con la tubulina y modifica la cinética de polimerización de los microtúbulos y otras funciones celulares, tales como el ciclo celular o la motilidad de las células.

El documento más cercano del estado de la técnica es Sackett et al. (Sackett, D.L. et

al 2008 Intracellular proadrenomedullin-derived peptides decorate the microtubules and contribute to cytoskeleton function. Endocrinology 149:2888-2898) . En este documento se describe que el péptido identificado por la secuencia SEQ ID NO: 2 es capaz de unirse a la tubulina y la kinesina, pero en este documento no se describe el efecto de dicho péptido sobre la actividad ATPasa de la kinesina ni sobre la velocidad y la potencia de desplazamiento de la kinesina respecto a los microtúbulos.

El problema que plantea la técnica es aumentar la velocidad con que se mueve la kinesina respecto a los microtúbulos. La solución que propone la presente invención 35 consiste en un procedimiento para aumentar dicha velocidad de desplazamiento que comprende poner en contacto microtúbulos, ATP, dicha kinesina y un péptido de fórmula (I) .

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención es el uso de un péptido de fórmula (I) para aumentar la velocidad de desplazamiento de una kinesina o su homóloga funcional sobre microtúbulos:

R-X

(I) donde: -X está identificado por la SEQ ID NO: 1, -R es H o está identificado por la SEQ ID NO: 9.

En la presente invención, se entiende por “aumentar la velocidad de desplazamiento de una kinesina” a conseguir una velocidad de desplazamiento, medible en unidades µm/min, de una kinesina sobre los microtúbulos en presencia de los péptidos de la invención y cuyo valor es superior al menos en 0, 001 µm/min al valor de la velocidad de desplazamiento de una kinesina respecto a los microtúbulos en ausencia de dichos péptidos.

Los péptidos identificados por las secuencias SEQ ID NO: 1 y 2 son realizaciones de los péptidos de la invención, siendo la longitud de SEQ ID NO: 1 de 9 aminoácidos y la de SEQ ID NO: 2 de 20 aminoácidos. Un péptido con una homología de secuencia del 95%, 90%, 75% respecto a un péptido identificado por la secuencia SEQ ID NO: 2 tiene 19, 18 y 15 aminoácidos iguales, respectivamente, al péptido identificado por la secuencia SEQ ID NO: 2. Por tanto, otra realización es un péptido de la invención que tiene una homología de secuencia del 95% respecto al péptido de fórmula (I) .

Otra realización es el uso de la invención en que dicha homología de secuencia es del 90%. Otra realización es el uso de la invención en que dicha homología de secuencia es del 75%. Y otra realización es el uso de la invención en que dicha homología de secuencia es del 75% y dicho R está identificado por la SEQ ID NO:

10.

Un péptido con una homología de secuencia del 88% y 77% respecto a un péptido identificado por la secuencia SEQ ID NO: 1 tiene 8 y 7 aminoácidos iguales, respectivamente, al péptido identificado por la secuencia SEQ ID NO: 1. Por tanto, otra realización es un péptido de la invención en que dicha homología de secuencia es del 88%. Y otra realización de la invención es un péptido de la invención en que dicha homología de secuencia es del 77%.

Una realización más preferible es el uso de la invención, en que la concentración de dicho péptido es entre 1 y 10 µM.

Una realización preferible es el uso de la invención, en que dicha kinesina está aislada de un hongo o una planta. Otra realización más es el uso de la invención, en que dicha kinesina está aislada de un invertebrado, preferiblemente un díptero o un cefalópodo. Otra realización es el uso de la invención, en que dicha kinesina está aislada de un vertebrado, preferiblemente humano.

Una realización preferible es el uso de la invención, en que dicha homóloga funcional de la kinesina está aislada de un organismo procariota.

Otra realización de la invención es el uso de la invención, en que dichos microtúbulos están aislados de un hongo o una planta. Otra realización más es el uso de la invención, en que dichos microtubulos están aislados de un invertebrado. Otra realización es el uso de la invención, en que dichos microtúbulos están aislados de un vertebrado, preferiblemente un mamífero, y más preferiblemente seleccionado entre el grupo compuesto por humano, bovino, porcino, ovino, caprino y equino.

La kinesina utiliza la hidrólisis del ATP para avanzar a lo largo del microtúbulo. De hecho, se ha comprobado que la kinesina avanza 8 nanómetros por cada molécula de ATP que hidroliza (Yildiz A, et al. 2008 Intramolecular strain coordinates kinesin stepping behavior along microtubules. Cell 134:1030-1041) .

La velocidad de desplazamiento de la kinesina respecto a los microtúbulos aumenta en presencia de los péptidos identificados por la secuencia SEQ ID NO: 1 y 2, dicha velocidad...

1. Uso de un péptido de fórmula (I) para aumentar la velocidad de desplazamiento de una kinesina o su homóloga funcional sobre microtúbulos:

R-X

(I) donde: -X está identificado por la SEQ ID NO: 1, -R es H o está identificado por la SEQ ID NO: 9.

2. Uso según reivindicación 1, caracterizado por que dicho péptido tiene una homología de secuencia del 95% respecto al péptido de fórmula (I) .

3. Uso según reivindicación 2, caracterizado por que dicha homología de secuencia es del 90%.

4. Uso según reivindicación 3, caracterizado por que dicha homología de secuencia 15 es del 88%.

5. Uso según reivindicación 4, caracterizado por que dicha homología de secuencia es del 77%.

6. Uso según reivindicación 5, caracterizado por que dicha homología de secuencia es del 75%.

7. Uso según reivindicación 6, caracterizado por que dicha homología de secuencia es del 75% y dicho R está identificado por la SEQ ID NO: 10.

8. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la concentración de dicho péptido es entre 1 y 10 µM.

9. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que dicha 25 kinesina está aislada de un hongo o una planta.

10. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que dicha kinesina está aislada de un invertebrado.

11. Uso según reivindicación 10, caracterizado por que dicho invertebrado es un díptero o un cefalópodo.

12. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que dicha kinesina está aislada de un vertebrado.

13. Uso según reivindicación 12, caracterizado por que dicho vertebrado es un humano.

14. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que dicha 35 homóloga funcional de la kinesina está aislada de un organismo procariota.

15. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por que dichos microtúbulos están aislados de un hongo o una planta.

16. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por que dichos microtúbulos están aislados de un invertebrado.

17. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por que dichos microtúbulos están aislados de un vertebrado.

18. Uso según reivindicación 17, caracterizado por que dicho vertebrado es un mamífero.

19. Uso según reivindicación 18, caracterizado por que dicho mamífero está seleccionado entre el grupo compuesto por humano, bovino, porcino, ovino, caprino y equino.

20. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, para aumentar la potencia de dicha kinesina.

21. Procedimiento para aumentar la velocidad de desplazamiento de una kinesina o su homóloga funcional sobre microtúbulos, que comprende poner en contacto microtúbulos, dicha kinesina, ATP y un péptido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20.

22. Dispositivo que comprende al menos un péptido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, una kinesina o su homóloga funcional, microtúbulos y ATP sobre un soporte.

23. Dispositivo según reivindicación 22, caracterizado por que dicho soporte es vidrio

o SiO2.

24. Dispositivo según reivindicación 22, caracterizado por que dicho dispositivo es un biosensor.

25. Dispositivo según una de las reivindicaciones 22 ó 23, caracterizado por que dicho dispositivo es un dispositivo de transporte de moléculas.

26. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 22 a 25, caracterizado por que dicha kinesina está aislada de un hongo o una planta.

27. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 22 a 25, caracterizado por que dicha kinesina está aislada de un invertebrado.

28. Dispositivo según reivindicación 27, caracterizado por que dicho invertebrado es un díptero o un cefalópodo.

29. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 22 a 25, caracterizado por que dicha kinesina está aislada de un vertebrado.

30. Dispositivo según reivindicación 29, caracterizado por que dicho vertebrado es un humano.

31. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 22 a 25, caracterizado por

que dicha homóloga funcional de la kinesina está aislada de un organismo 5 procariota.

32. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 22 a 31, caracterizado por que dichos microtúbulos están aislados de un hongo o una planta.

33. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 22 a 31, caracterizado por que dichos microtúbulos están aislados de un invertebrado.

34. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 22 a 31, caracterizado por que dichos microtúbulos están aislados de un vertebrado.

35. Dispositivo según reivindicación 34, caracterizado por que dicho vertebrado es un mamífero.

36. Dispositivo según reivindicación 35, caracterizado por que dicho mamífero está

seleccionado entre el grupo compuesto por humano, bovino, porcino, ovino, caprino y equino.