Noticias | ¿Pueden comportarse como cargadas las moléculas neutras? Un equipo estadounidense cuestiona la bioquímica convencional
Un estudio dirigido por la Universidad de Massachusetts Amherst cuestiona una idea arraigada sobre los polizwitteriones: aunque se consideran eléctricamente neutros, se desplazan por un campo eléctrico como partículas cargadas. Publicado en Nature Communications, el trabajo podría contribuir al análisis de proteínas y carbohidratos, la administración de fármacos y otras aplicaciones biomédicas.
El estudio fue realizado por Yeseul Lee, estudiante de posgrado en ciencia e ingeniería de polímeros, y el autor principal Murugappan Muthukumar, profesor Wilmer D. Barrett.
Los polímeros neutros se comportan como si estuvieran cargados, lo que contradice una suposición habitual
Los polizwitteriones están formados por unidades zwitteriónicas que contienen grupos positivos y negativos, pero son neutros en conjunto, por lo que, según la concepción convencional, no deberían desplazarse en un campo eléctrico. La electroforesis de molécula única demostró que:
El PSBMA se comporta como si tuviera carga negativa
El PMPC se comporta como si tuviera carga positiva
En otras palabras, las moléculas neutras que supuestamente no deberían responder se desplazaron en una dirección determinada.
«Mi investigación examina el comportamiento de las proteínas y los aminoácidos, los componentes básicos de los polímeros biológicos», afirmó Lee. «En el entorno celular congestionado, comprender cómo se desplazan y se comunican las moléculas es esencial».
¿Por qué se desplazan las moléculas neutras? La clave es la «carga oculta»
El equipo identificó el mecanismo:
Un polizwitterión tiene una estructura semejante a una costilla, con un extremo cargado que sobresale y el otro cerca de la columna vertebral del polímero. El estudio demostró que:
El PSBMA tiene una carga negativa en la «punta» de la costilla
El PMPC tiene una carga positiva en la «punta»
La otra carga se debilita y queda en gran medida «oculta» cerca de la columna vertebral
Por tanto, la carga de la punta determina la dirección del desplazamiento en un campo eléctrico.
Un segundo avance: los campos eléctricos dentro de las células no son uniformes
Por lo general, los científicos suponían que el electrolito celular que rodea las macromoléculas biológicas tenía una constante dieléctrica uniforme, lo que debilitaba por igual cada carga. Sin embargo, el estudio descubrió que:
Las constantes dieléctricas locales difieren alrededor de las cargas positivas y negativas
La constante dieléctrica es considerablemente menor cerca de la columna vertebral del polímero
Aumenta más lejos de la columna vertebral y cerca de la punta
Esto sugiere que los campos eléctricos microscópicos dentro de las células son más complejos de lo que se pensaba y que las interacciones moleculares no pueden describirse mediante una única regla uniforme.
«Esto contribuye a comprender la mecánica fundamental de la bioquímica», afirmó Muthukumar. «Nadie sabía que la constante dieléctrica cambiaba con la distancia respecto a la columna vertebral del polímero. La observamos y cuantificamos sus consecuencias».
Una nueva base para la investigación de proteínas y la medicina de precisión
El descubrimiento de que las moléculas neutras pueden comportarse como cargadas ofrece una nueva perspectiva sobre el ensamblaje, el desplazamiento y las interacciones de las proteínas. El equipo señaló que podría impulsar:
La detección temprana de enfermedades
La administración de fármacos de precisión
El análisis y la identificación de proteínas y carbohidratos
La detección y separación de biomoléculas
El estudio recibió financiación de la National Science Foundation de Estados Unidos (NSF) y la Air Force Office of Scientific Research (AFOSR).
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Autor LinkedIVF TeamPublicado 2025-11-19
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Noticias | ¿Pueden comportarse como cargadas las moléculas neutras? Un equipo estadounidense cuestiona la bioquímica convencional
Noticias | ¿Pueden comportarse como cargadas las moléculas neutras? Un equipo estadounidense cuestiona la bioquímica convencional
Un estudio dirigido por la Universidad de Massachusetts Amherst cuestiona una idea arraigada sobre los polizwitteriones: aunque se consideran eléctricamente neutros, se desplazan por un campo eléctrico como partículas cargadas. Publicado en Nature Communications, el trabajo podría contribuir al análisis de proteínas y carbohidratos, la administración de fármacos y otras aplicaciones biomédicas.
El estudio fue realizado por Yeseul Lee, estudiante de posgrado en ciencia e ingeniería de polímeros, y el autor principal Murugappan Muthukumar, profesor Wilmer D. Barrett.
Los polímeros neutros se comportan como si estuvieran cargados, lo que contradice una suposición habitual
Los polizwitteriones están formados por unidades zwitteriónicas que contienen grupos positivos y negativos, pero son neutros en conjunto, por lo que, según la concepción convencional, no deberían desplazarse en un campo eléctrico. La electroforesis de molécula única demostró que:
El PSBMA se comporta como si tuviera carga negativa
El PMPC se comporta como si tuviera carga positiva
En otras palabras, las moléculas neutras que supuestamente no deberían responder se desplazaron en una dirección determinada.
«Mi investigación examina el comportamiento de las proteínas y los aminoácidos, los componentes básicos de los polímeros biológicos», afirmó Lee. «En el entorno celular congestionado, comprender cómo se desplazan y se comunican las moléculas es esencial».
¿Por qué se desplazan las moléculas neutras? La clave es la «carga oculta»
El equipo identificó el mecanismo:
Un polizwitterión tiene una estructura semejante a una costilla, con un extremo cargado que sobresale y el otro cerca de la columna vertebral del polímero. El estudio demostró que:
El PSBMA tiene una carga negativa en la «punta» de la costilla
El PMPC tiene una carga positiva en la «punta»
La otra carga se debilita y queda en gran medida «oculta» cerca de la columna vertebral
Por tanto, la carga de la punta determina la dirección del desplazamiento en un campo eléctrico.
Un segundo avance: los campos eléctricos dentro de las células no son uniformes
Por lo general, los científicos suponían que el electrolito celular que rodea las macromoléculas biológicas tenía una constante dieléctrica uniforme, lo que debilitaba por igual cada carga. Sin embargo, el estudio descubrió que:
Las constantes dieléctricas locales difieren alrededor de las cargas positivas y negativas
La constante dieléctrica es considerablemente menor cerca de la columna vertebral del polímero
Aumenta más lejos de la columna vertebral y cerca de la punta
Esto sugiere que los campos eléctricos microscópicos dentro de las células son más complejos de lo que se pensaba y que las interacciones moleculares no pueden describirse mediante una única regla uniforme.
«Esto contribuye a comprender la mecánica fundamental de la bioquímica», afirmó Muthukumar. «Nadie sabía que la constante dieléctrica cambiaba con la distancia respecto a la columna vertebral del polímero. La observamos y cuantificamos sus consecuencias».
Una nueva base para la investigación de proteínas y la medicina de precisión
El descubrimiento de que las moléculas neutras pueden comportarse como cargadas ofrece una nueva perspectiva sobre el ensamblaje, el desplazamiento y las interacciones de las proteínas. El equipo señaló que podría impulsar:
La detección temprana de enfermedades
La administración de fármacos de precisión
El análisis y la identificación de proteínas y carbohidratos
La detección y separación de biomoléculas
El estudio recibió financiación de la National Science Foundation de Estados Unidos (NSF) y la Air Force Office of Scientific Research (AFOSR).
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