DESENCADENANDO PROTEÍNAS PARA SU ANÁLISIS

Unos científicos de Ludwig-Maximilians-Universita (LMU) en la ciudad de Munich han desarrollado una herramienta capaz de eliminar proteínas esenciales de las células con un destello de luz. Este nuevo método revolucionario permite estudiar la función de las proteínas esenciales.

Las proteínas no solo proporcionan gran parte de la disposición estructural celular, sino que también son las encargadas de realizar la mayoría de las funciones al actuar como catalizadores químicos altamentes específicos. Esto les hace estar involucrados en todos los procesos biológicos fundamentales, incluidos el metabolismo, el crecimiento y la división celular.

Por el contrario, las alteraciones en sus formas y actividad provocan el desarrollo de trastornos. Para poder entender los procesos que son controlados por las proteínas debemos entender antes el funcionamiento de una proteína. Los biólogos normalmente deducen el papel de una proteína analizando lo que sucede cuando se daña o se elimina por completo.

Experimentalmente, esto generalmente se logra mutando o eliminando el gen que lo codifica. Sin embargo en las proteínas esenciales para la supervivencia del organismo o de los tipos de células que se requieren para un proceso en particular, no es un enfoque muy informativo, ya que estos mutantes tienden a morir antes de que pueda proporcionar información sobre la función real de la proteína.

Este grupo de investigadores liderados por el profesor Heinrich Leonhardt han sido capaces de desarrollar una herramienta que pone solución a este problema. Básicamente utiliza productos químicos ligeros y específicos para desencadenar la degradación selectiva de la proteína de interés. El procedimiento y resultados obtenidos, se informan en la revista Nature Communications.

Según Leonhardt, reprogramaron el sistema de eliminación de desechos de la célula. Las proteínas que son defectuosas o que ya no son necesarias normalmente se designan para su eliminación mediante la unión enzimática de una molécula llamada ubiquitina. El marcador de esta molécula es reconocido por un complejo molecular llamado proteasoma, que básicamente actúa como una trituradora de las proteínas marcadas. El sistema desarrollado por este grupo de investigadores hace uso de sus pequeños anticuerpos conocidos como nanocuerpos para apuntar a la proteína de interés. Este nanocuerpo trae una ligasa especializada para la unión del marcador de ubiquitina, y la "proteína objetivo" se envía al proteasoma para su destrucción.

Para poder tener el control de si una molécula objetivo se marca y degrada cuándo se etiqueta, los científicos han incorporado un interruptor adicional. Esta molécula objetivo sólo se marca cuando los científicos activan este interruptor con moléculas químicas ligeras o pequeñas.

Este sistema fue utilizado por primera vez para investigar una proteína que juega un papel crítico en la replicación del ADN. Como es esencial para la viabilidad, no se puede desactivar genéticamente, sin embargo lo que consiguieron fue agotar temporalmente esta proteína en las células y pudieron explicar su participación en la reparación del ADN. Actúa como si fuera un andamio central, para cargar otras proteínas de reparación de ADN y reparar de manera eficiente el daño del ADN.

Otra ventaja de esta innovadora herramienta es que puede emplearse en organismos completos. Los investigadores utilizaron el sistema para estudiar la muerte celular en el gusano nemátodo Caenorhabditis elegans. En ciertas etapas del desarrollo de este gusano, se elimina específicamente ua de las dos células hijas producidas por divisiones del nuevo sistema.

Dado que el sistema ubiquitina-proteasoma se encuentra no solo en todos los organismos suoeriores, sino también en Archea e incluso en algunas bacterias, el equipo asume que su enfoque para la regulación dirigida de la degradación de proteínas será ampliamente aplicable.

Fuentes: Phys.org, NCBI.