Método mejorado de producción de proteínas de diseño
Problema resuelto: los investigadores descubren que el mal plegamiento impide la utilización eficaz de las llamadas inteínas divididas como "pegamento proteínico"
Las proteínas son los componentes básicos de la vida. Están formadas por cadenas peptídicas plegadas, compuestas a su vez por una serie de aminoácidos. Las proteínas tienen muchas funciones, desde estabilizar la estructura celular hasta catalizar reacciones químicas. Su diversidad se ve incrementada por las modificaciones que tienen lugar tras la síntesis de las cadenas peptídicas. Una forma de modificación es el empalme de proteínas. La proteína contiene inicialmente una "inteína", que se separa de la cadena peptídica para garantizar el plegamiento y la función correctos de la proteína final. Un equipo dirigido por el profesor Henning Mootz, químico de proteínas, y el estudiante de doctorado Christoph Humberg, del Instituto de Bioquímica de la Universidad de Münster, ha dado respuesta a una antigua pregunta de investigación: ¿Por qué una variante especial de las inteínas, las "inteínas divididas", suele encontrar problemas en el laboratorio que reducen significativamente la eficacia de la reacción? Los investigadores pudieron identificar el mal plegamiento de las proteínas como una de las causas y han desarrollado un método para evitarlo.
El empalme de proteínas rara vez se produce en la naturaleza, pero es muy interesante para la investigación. La solución hallada por el equipo de Münster abre posibilidades de utilizar las inteínas divididas para producir proteínas útiles en investigación básica o para aplicaciones en biotecnología y biomedicina. Científicos de todo el mundo trabajan intensamente en la síntesis de proteínas complejas a partir de dos fragmentos difíciles o imposibles de producir por métodos convencionales. De este modo, se pueden obtener proteínas quiméricas en las que, por ejemplo, una parte de la proteína se ha producido en células de mamífero, mientras que la otra parte se ha sintetizado químicamente, se ha modificado selectivamente o se ha obtenido a partir de células bacterianas. Para ello, se necesitan como herramienta unas inteínas divididas especialmente potentes. Pueden unir partes separadas de proteínas, ya que constan de dos fragmentos que se localizan en las cadenas peptídicas inicialmente separadas. Una vez unidas las partes, la inteína dividida se retira.
Los investigadores de Münster estudiaron la llamada "inteína Aes", que permite una gama de aplicaciones especialmente amplia gracias a una forma rara de catálisis. Los dos fragmentos de la inteína escindida se produjeron en el laboratorio en células bacterianas y sólo demostraron una baja productividad, similar a la de otras inteínas. Utilizando métodos cromatográficos y biofísicos, el equipo descubrió que una gran proporción de uno de los fragmentos producidos estaba presente como un agregado proteico inactivo con un mal plegamiento específico. A partir de estos resultados, los investigadores extrajeron conclusiones sobre la causa del mal plegamiento y utilizaron análisis bioinformáticos para identificar unos pocos aminoácidos responsables del mismo. Mediante métodos de biología molecular, introdujeron mutaciones únicas seleccionadas en el fragmento de inteína, que suprimieron casi por completo la formación de los agregados y aumentaron en consecuencia la productividad de la inteína dividida.
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