Aunque la investigación sobre el plegamiento de proteínas ha progresado en las últimas décadas hacia una mejor comprensión del metabolismo humano y las enfermedades asociadas con el plegamiento incorrecto, los equipos que pueden aportar técnicas y herramientas especiales para estos complejos procesos celulares aún están realizando importantes descubrimientos.
Hoy, un grupo de investigación con experiencia en plegamiento de proteínas en la Universidad de Massachusetts Amherst dirigido por el bioquímico Daniel Hebert informa por primera vez cómo una proteína clave en la vía de coagulación sanguínea se pliega a un estado de mayor energía o "amartillado", por lo quepuede funcionar como una especie de "trampa para ratones molecular" y generar el trabajo necesario para realizar funciones fisiológicamente importantes. Los detalles aparecen en una de las primeras ediciones en línea de Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
Este trabajo avanza en la comprensión de las formas genéticas de trombosis, enfisema, cirrosis del hígado, enfermedades neurodegenerativas e inflamación, entre otras.
Hebert dice: "Por lo general, estas proteínas no tienen mucha movilidad, pero esta proteína en particular se pliega como una trampa cargada por resorte, por lo que es estable en un estado de mayor energía. Cuando se necesita, se dispara desde unposiciona y sufre los grandes cambios estructurales necesarios para llevar a cabo su función inhibidora contra las proteasas diana. Podemos explicar ahora por primera vez cómo se pliega en las células vivas a un estado activo y cómo evita el pliegue a un estado más estable pero inactivo ".
Él y la biofísica Lila Gierasch, con Anne Gershenson, una especialista en la familia de proteínas y serinopatías de las serpinas que estudiaron, utilizaron técnicas de seguimiento de pulsos radiomarcadas para seguir la antitrombina III de serpinas ATIII a lo largo del tiempo a medida que se doblaba. Tambiénutilizó anticuerpos para aislarlo y electroforesis en gel para analizar su expresión, plegamiento y función.
Hebert dice que las células tardan aproximadamente una hora en sintetizar, plegar y secretar la serpiente ATIII, pero él y sus colegas descubrieron que en los primeros minutos críticos de este proceso tiene lugar una posición clave del cable de activación de la ratonera, y elel resto de la trampa se acumula a su alrededor, lo que le permite alcanzar la conformación de mayor energía cargada.
"Nos sorprendió un poco que la parte de la proteína que se sintetiza en último lugar se bloquee en su lugar al principio del proceso de plegado, lo que ayuda a guiar la formación posterior de la estructura. Pero, reflexionando, tiene sentido, porque la cantidad de energíatomar para amartillar el gatillo al final sería prohibitivo. Por lo tanto, la proteína comienza amartillada y continúa desde allí ".
El equipo de investigación introdujo una serie de mutaciones asociadas a la enfermedad y observó dónde las proteínas que contienen estas mutaciones divergían del plegamiento normal. Su artículo no solo presenta y define por primera vez las primeras etapas de la vía normal, sino que describe cómo se encontraron 13 mutacionesen humanos afectan el plegamiento de ATIII. Ya están trabajando con genetistas médicos en la identificación de chaperonas farmacológicas para ayudar a que las proteínas mutadas y mal plegadas se plieguen correctamente y desarrollen mejores construcciones para terapias genéticas, dice Hebert.
"Descubrimos la clave para que esta proteína se pliegue correctamente", agrega. "Utilizamos un tipo de serpina con un tipo particular de enlace covalente que nos daría una ventaja experimental que podríamos aprovechar para mapear la reacción de pliegue.Elegimos este objetivo deliberadamente y nos permitió clasificar las primeras etapas que proporcionaron la clave de cómo se carga el resorte ".
La familia de las serpinas es una clase importante de proteínas que controlan diversos procesos biológicos y, a diferencia de otras proteínas, no siempre se pliegan a su estado más estable, señala Hebert. De hecho, como se señaló, ATIII se pliega a un estado de mayor energía,que es más difícil de encontrar y ofrece más posibilidades de que surjan problemas durante la formación de la estructura de la proteína. Las serpinas mal plegadas y parcialmente plegadas nunca saldrán de la célula, lo que lleva a niveles más bajos de proteínas en la sangre o a la acumulación de una conformación tóxica.cualquiera de los cuales está asociado con la enfermedad.
Los autores señalan que sus datos identifican pasos esenciales para el plegamiento de ATIII y los hallazgos "sirven como un punto de partida para explorar el plegamiento in vitro e in vivo de serpinas relacionadas". Los resultados destacan posibles respuestas a preguntas sobre cómo las serpinas "navegan con éxitosu paisaje de plegamiento para producir cantidades adecuadas de proteína metaestable funcional y evitar la agregación deletérea ", y sugerir áreas prometedoras para el trabajo futuro.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Massachusetts en Amherst . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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