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El Lego que te faltaba: tus proteínas

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Agrupación de proteínas en forma de Lego. Crédito imagen: Instituto de Ciencias Weizmann

Las proteínas en nuestros cuerpos son moléculas sociales, les gusta unirse y formar grupos. Pero de vez en cuando, los lazos entre ellas pueden causar problemas. Por ejemplo, cuando la hemoglobina, el complejo proteico que transporta oxígeno en nuestra sangre, sufre una sola mutación, las proteínas se pegan unas a otras, como bloques de Lego, para formar largos filamentos rígidos. Estos filamentos, a su vez, alargan los glóbulos rojos, una característica de la enfermedad de células falciformes.
Durante más de 50 años, este ha sido el único ejemplo de libro de texto conocido en el que una mutación hace que se formen estos filamentos. De acuerdo con el Emmanuel Levy del Departamento de Biología Estructural del Instituto Weizmann, los ensamblajes tipo Lego deberían haberse formado con relativa frecuencia durante la evolución, por lo que se preguntó qué tan fácil sería que las proteínas se acumularan de este modo. La respuesta, publicada en Nature, puede tener implicaciones tanto para la investigación biológica como para la nanociencia.

Levy y su grupo se inspiraron en el elemento estructural que permite que la hemoglobina se adhiera de esta manera: la simetría. Los complejos proteicos simétricos están hechos de unidades idénticas; si se gira se verá del mismo modo. Como unidades idénticas que son, se producen a partir del mismo gen y por ello cada mutación genética se repite varias veces en el complejo. Si cada complejo proteico lleva la mutación, puede seguir pegándose, uno tras otro, ad infinitum. Pero los filamentos de células falciformes son únicos: los complejos de proteínas en su interio conservan su forma original. Otros, por ejemplo los filamentos amiloides que forman placas en la enfermedad de Alzheimer, requieren que las proteínas cambien de forma antes de que puedan unirse.

En sus experimentos, el equipo de Levy creó proteínas con tres mutaciones diferentes y observó como se acoplaban, igual que las piezas de un Lego. Más tarde fueron un paso más lejos y mutaron 11 proteínas que se sabía que eran simétricas, creando un total de 73 mutaciones diferentes. En 30 de estas variaciones, los investigadores observaron comportamientos que sugerían autoensamblaje.
“Además – añade Levy en un comunicado –, los filamentos que permiten la unión se producen tan fácilmente, que podrían ser buenos candidatos para el andamiaje de nanoestructuras. Nuestro estudio fue único en que no requería un diseño computacional complejo, ni tuvimos que escanear miles de mutaciones para encontrar la que queríamos. Simplemente comenzamos con una estructura existente y encontramos una estrategia simple para inducir el ensamblaje de filamentos. Actualmente continuamos investigando este fenómeno para entender exactamente cómo ocurre en la naturaleza así como en proteínas artificialmente mutadas”.
El hallazgo tiene importantes implicaciones en los campos de nanotecnología, diseño de fármacos, medicina y biología.

 



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