Descubierto el mecanismo fundamental de regulación de las proteínas
La naturaleza química del interruptor era completamente desconocida
Las proteínas desempeñan un amplio abanico de funciones en la célula de todo organismo vivo, con papeles críticos en casi todos los procesos biológicos. No sólo dirigen nuestro metabolismo, gestionan la señalización celular y se encargan de la producción de energía, sino que, como anticuerpos, también son los trabajadores de primera línea de nuestro sistema inmunitario que luchan contra patógenos humanos como el coronavirus. Teniendo en cuenta estas importantes funciones, no es de extrañar que la actividad de las proteínas esté estrechamente controlada. Existen numerosos interruptores químicos que controlan la estructura y, por tanto, la función de las proteínas en respuesta a los cambios en las condiciones ambientales y al estrés. Se creía que se conocían bien las estructuras bioquímicas y los modos de funcionamiento de estos interruptores. Por eso, un equipo de investigadores de la Universidad de Gotinga se sorprendió al descubrir un interruptor de encendido y apagado completamente nuevo, pero hasta ahora ignorado, que parece ser un elemento regulador omnipresente en las proteínas de todos los ámbitos de la vida.
Estructura de una proteína con el nuevo cambio identificado entre un residuo de cisteína y lisina mostrando su estructura y densidad de electrones. Este descubrimiento tiene amplias implicaciones para la comprensión y el tratamiento de las enfermedades.
Kai Tittmann
Los investigadores estudiaron una proteína del patógeno humano Neisseria gonorrhoeae que causa la gonorrea, una infección bacteriana con más de 100 millones de casos en todo el mundo. Esta enfermedad suele tratarse con antibióticos, pero las crecientes tasas de resistencia a los mismos suponen una grave amenaza. Para identificar nuevos tratamientos, estudiaron la estructura y el mecanismo de una proteína clave en el metabolismo del carbono del patógeno. Sorprendentemente, la proteína puede activarse y desactivarse por oxidación y reducción (lo que se conoce como "interruptor redox"). Los científicos sospecharon que esto se debía a un "interruptor de disulfuro" común y bien establecido que se forma entre dos aminoácidos de cisteína. Cuando descifraron las estructuras de rayos X de la proteína en estado "activado" y "desactivado" en el acelerador de partículas DESY de Hamburgo (Alemania), se encontraron con una sorpresa aún mayor. La naturaleza química del interruptor era completamente desconocida: se forma entre un aminoácido de lisina y otro de cisteína con un átomo de oxígeno como puente.
"No podía creer lo que veían mis ojos", dice el profesor Kai Tittmann, que dirigió el estudio, cuando recuerda haber visto la estructura del nuevo interruptor por primera vez. "Al principio pensamos que debía haberse formado artificialmente como subproducto del proceso experimental, ya que esta entidad química era desconocida". Sin embargo, numerosas repeticiones de los experimentos dieron siempre el mismo resultado y un análisis de la base de datos de estructuras de proteínas reveló además que hay muchas otras proteínas que muy probablemente poseen este interruptor, que aparentemente escapó a la detección anterior ya que la resolución del análisis de la estructura de las proteínas era insuficiente para detectarlo con certeza. Los investigadores admiten que la suerte estuvo de su lado porque los cristales que midieron permitieron determinar la estructura de la proteína con una resolución extremadamente alta, lo que significa que el novedoso interruptor no podía pasar desapercibido. "La exhaustiva búsqueda de cristales de proteínas de alta calidad ha dado sus frutos, no podría estar más contenta", afirma Marie Wensien, primera autora del trabajo.
Los investigadores creen que el descubrimiento del nuevo interruptor proteico tendrá un gran impacto en las ciencias de la vida, por ejemplo en el campo del diseño de proteínas. También abrirá nuevas vías en las aplicaciones médicas y el diseño de fármacos. Se sabe que muchas proteínas humanas con funciones establecidas en enfermedades graves están controladas por el redox y es probable que el nuevo interruptor descubierto desempeñe también un papel central en la regulación de su función biológica.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
Reciba la industria de las ciencias biológicas en su bandeja de entrada
No se pierda nada a partir de ahora: Nuestro boletín electrónico de biotecnología, productos farmacéuticos y ciencias de la vida le pone al día todos los martes y jueves. Las últimas noticias del sector, los productos más destacados y las innovaciones, de forma compacta y fácil de entender en su bandeja de entrada. Investigado por nosotros para que usted no tenga que hacerlo.
