Pimp my Spec: Mejora de los métodos de resonancia magnética con un amplificador de 1.000 veces
La descripción atomísticamente precisa de las proteínas en concentraciones nativas puede ayudar a comprender mejor el proceso de proliferación celular hasta el crecimiento tumoral
Los investigadores determinan la estructura y la dinámica de las proteínas mediante la espectroscopia de RMN (Resonancia Magnética Nuclear). Sin embargo, hasta ahora eran necesarias concentraciones mucho más elevadas para realizar mediciones in vitro de las biomoléculas en solución que las que se encuentran en las células de nuestro cuerpo. Un método de RMN mejorado por un amplificador muy potente, en combinación con la simulación de dinámica molecular, permite ahora su detección y caracterización precisa a concentraciones fisiológicas. Así lo informan el químico de la Universidad de Viena Dennis Kurzbach y sus colegas en la revista "Science Advances". El equipo demostró su nuevo método con el ejemplo de una proteína que influye en la proliferación celular y, por tanto, también en el posible crecimiento de tumores.
El coautor Dennis Kurzbach y la primera autora Ludovica M. Epasto delante del dispositivo de hiperpolarización.
C: D. Kurzbach, L. Epasto
Actualmente, la espectroscopia de RMN es el único método que permite una descripción completa de la estructura atómica de las biomacromoléculas en su estado nativo de disolución. Sin embargo, debido a la baja sensibilidad inherente del método, las muestras deben contener muchas más moléculas por volumen de las que son fisiológicamente comunes. Para superar esta discrepancia, se puede utilizar la hiperpolarización (más concretamente la polarización nuclear dinámica de la disolución) para conseguir una amplificación de la señal de 1.000 veces en las mediciones de RMN.
E-Guitarra vs. RMN - el mismo principio
"La espectroscopia tiene algunas similitudes con una guitarra eléctrica: si el amplificador es demasiado débil, se oirá muy poco si no se golpean las cuerdas con fuerza", dice Dennis Kurzbach, del Instituto de Química Biológica, "lo que significa que se necesita mucho material para ver una señal de RMN". Con el nuevo amplificador de hiperpolarización, ahora se puede ver algo incluso a baja concentración".
Los investigadores lograron medir biomoléculas a concentraciones tan bajas como 1 micromol/litro (es decir, una millonésima parte de los niveles de concentración habituales). La concentración se aproxima así a la de nuestras células. Esto es importante porque las proteínas pueden reaccionar a concentraciones anormalmente altas. Dejan de hacer lo que se supone que deben hacer y de repente se comportan de forma diferente.
Además, una medición de polarización nuclear dinámica en disolución suele proporcionar espectros unidimensionales, lo que limita la información obtenida. Para describir exhaustivamente las proteínas en condiciones de concentración natural, los investigadores emplearon simulaciones de dinámica molecular: "De este modo, también pudimos extrapolar la huella digital que obtuvimos de nuestra molécula mediante RMN a su 'cuerpo entero', es decir, a su estructura multidimensional", afirma Kurzbach.
Descripción de la proteína MAX
El valor de este avance metodológico se demuestra utilizando el ubicuo factor de transcripción MAX. Esta proteína puede autoasociarse con varias otras proteínas (es decir, dimerización de proteínas). Por ejemplo, los dímeros MYC-MAX tienen una gran influencia en los procesos de copia del ADN en la célula.
Con los nuevos métodos, se ha demostrado que MAX adopta una conformación no documentada cuando las concentraciones se acercan a niveles fisiológicos. "El espectro de plegado de MAX es de crucial importancia para trabajar junto con MYC y, por tanto, para la proliferación de las células sanas y enfermas del organismo", ha declarado el becario del ERC Dennis Kurzbach, que también es subdirector del Core Facility NMR de la Facultad de Química.
El nuevo método puede ayudar a comprender mejor el proceso de proliferación celular hasta el crecimiento de los tumores y, por tanto, a dilucidar los mecanismos básicos del desarrollo del cáncer. Este es sólo uno de los muchos campos potenciales de aplicación del nuevo método: después de todo, miles de proteínas en nuestras células realizan una amplia variedad de tareas, incluyendo la digestión y la regulación del ADN y el ARN.
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