Una nueva investigación revela cómo las «máquinas chaperonas moleculares» mantienen nuestro cuerpo funcionando sin problemas

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Un equipo de investigadores de la Universidad de Massachusetts Amherst ha anunciado un gran avance en la comprensión de cómo nuestra información genética se traduce en última instancia en proteínas funcionales, uno de los componentes básicos de la vida humana. La investigación, publicada recientemente en Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS), aclara cómo las chaperonas muestran «promiscuidad selectiva» para las proteínas específicas, sus «clientes», a las que sirven. Esta propiedad les permite desempeñar un papel esencial en el mantenimiento de células sanas y es un paso adelante en la comprensión de los orígenes de una serie de enfermedades humanas, desde el cáncer hasta la ELA.

Hay cuatro «letras» en el código lineal del ADN: A, C, G y T. A través de complejos procesos de transcripción, seguidos de síntesis de proteínas y finalmente plegamiento de proteínas, esas cuatro letras bidimensionales se transforman en una de 20 letras, receta tridimensional de proteínas. La mayoría de las veces, este proceso funciona a la perfección y nuestras células pueden construirse y reproducirse sin ningún problema. Pero cuando algo sale mal, los resultados pueden ser catastróficos. Afortunadamente, las células dependen de un riguroso control de calidad para compensar las devastadoras consecuencias.

El proceso de plegamiento de proteínas, durante el cual una cadena de aminoácidos asume su forma proteica final, puede ser particularmente exigente. Los investigadores saben desde hace mucho tiempo que unas moléculas especiales llamadas chaperonas ayudan a guiar la proteína a su forma final y correcta. Estos «acompañantes» pueden determinar qué proteínas están en riesgo de deformarse y luego pueden prestar más ayuda a esa proteína. Pero la forma exacta en que hacen su trabajo ha sido mal entendida: «Los cuidadores hacen una especie de magia», dice Alexandra Pozhidaeva, coautora principal del artículo que contribuyó a este estudio como investigadora asociada postdoctoral en la UMass Amherst y actualmente es postdoctoral. miembro de UConn Health. «Lo que hemos hecho es revelar la mecánica detrás del truco».

El truco es que, aunque hay decenas de miles de proteínas diferentes en nuestras células, cada una con una forma y función diferentes, hay muchas menos acompañantes. «¿Cómo es posible», pregunta Lila Gierasch, profesora distinguida de bioquímica y biología molecular en la UMass Amherst y autora principal del artículo, «que las mismas chaperonas pueden ayudar a muchas proteínas diferentes?» La respuesta está en lo que los autores llaman la «promiscuidad selectiva» de los acompañantes.

El equipo se basó en recursos internos de vanguardia del Instituto de Ciencias de la Vida Aplicadas de UMass Amherst para una nueva combinación de cristalografía de rayos X, que produce una instantánea increíblemente detallada, de alta resolución pero estática de la interacción del compañero con su cliente de proteínas y la resonancia magnética nuclear pueden capturar una imagen más completa y dinámica de este complejo proceso. El equipo centró sus esfuerzos en una familia cuidadora específica conocida como Hsp70. Los Hsp70, según la autora principal Rachel Jensen, estudiante de la UMass en el momento en que realizó esta investigación y ahora estudiante de posgrado en Berkeley, se encuentran entre los compañeros más importantes porque «desempeñan una amplia gama de roles críticos dentro de la célula y ayudan a desempeñar muchas funciones celulares cruciales «.

Mientras que los investigadores anteriores utilizaron cadenas de proteínas acortadas artificialmente, el equipo utilizó cadenas mucho más largas para estudiar cómo interactúa Hsp70 con sus clientes. «Estudiamos un sistema mucho más complejo», dice Eugenia Clerico, coautora y profesora investigadora de bioquímica y biología molecular en la UMass. «Pudimos estudiar algo en el laboratorio que imita lo que sucede en nuestros cuerpos».

Lo que encontraron es que las Hsp70 son promiscuas (pueden servir para muchas proteínas diferentes) pero también selectivas: la gama de proteínas con las que pueden trabajar es limitada. Además, las Hsp70 «leen» de manera ambidiestra: pueden identificar qué cadenas de proteínas ayudar leyendo sus secuencias de izquierda a derecha o de derecha a izquierda.

Este avance no solo es un avance en nuestra comprensión de cómo las células se mantienen saludables, sino que también tiene aplicaciones en el mundo real. «Los huéspedes Hsp70», dice Gierasch, «están involucrados en tantas enfermedades patológicas, desde el cáncer hasta el Alzheimer, y los huéspedes Hsp70 son explotados por parásitos y virus. Comprender cómo funcionan las Hsp70 puede ayudarnos a desarrollar estrategias terapéuticas contra estas terribles enfermedades». .

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad de Massachusetts Amherst. Nota: El contenido se puede cambiar según el estilo y la longitud.

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