Las proteínas son las impulsoras de una célula. Llevan a cabo todos los trabajos necesarios para que las células crezcan, se reproduzcan y realicen otras tareas. Pero los genes llevan instrucciones para muchas más proteínas de las que están presentes en una célula en cualquier momentoPor lo tanto, es útil para los investigadores conocer el conjunto de proteínas presentes, o el proteoma, en una célula o tejido en un momento dado y bajo ciertas condiciones. Comprender los límites de tamaño de un proteoma y la tolerancia de una célula a la diversidad de proteínas es fundamental paradeterminar cómo evolucionan los organismos.
Ahora, un equipo del Instituto de Investigación Scripps TSRI ha revelado que al cruzar dos especies de moscas, pueden usar lo que aprenden del proteoma de la descendencia híbrida para encontrar nuevas pistas sobre cómo interactúan las proteínas entre sí:y bajo qué circunstancias se toleran proteínas adicionales. Reportaron sus hallazgos recientemente en la revista Avances científicos .
"Nos sorprendió descubrir que durante el desarrollo embrionario, el proteoma de la descendencia híbrida tiene más complejidad y más proteínas que las que se encontrarían en ambas especies parentales combinadas", dice Casimir Bamberger, PhD, investigador asociado de TSRI y el estudio del estudio.primer autor: "Nos mostró que el proteoma alberga una plasticidad durante el desarrollo que luego se pierde en la edad adulta. Esta mayor plasticidad del proteoma durante el desarrollo podría proporcionar un espacio adicional para la variación fenotípica rápida cuando los organismos evolucionan".
Los investigadores usaron una técnica llamada proteómica de abajo hacia arriba a veces llamada proteómica de escopeta para revelar qué proteínas de cada especie estaban presentes en las moscas híbridas. En este proceso, las proteínas se digieren en péptidos más pequeños, y esos péptidos se analizan con masaespectrometría MS, que mide las masas de las moléculas dentro de una muestra. Debido a que las masas difieren entre los péptidos de cada especie, los investigadores pudieron rastrear la proporción de proteínas que el genoma de cada especie contribuyó al proteoma en los híbridos.
"La EM es el único método a gran escala para estudiar proteomas completos", dice John Yates III, PhD, profesor del Departamento de Fisiología Química de TSRI y autor principal del estudio.
Su laboratorio se centra en el desarrollo y la aplicación de técnicas de proteómica basadas en la EM para responder a una amplia gama de preguntas biológicas. "Podemos usar esta tecnología para identificar y cuantificar miles de proteínas en una muestra al mismo tiempo".agrega.
En el estudio, los investigadores cruzaron dos especies de moscas de la fruta Drosophila melanogaster y Drosophila simulans . Las moscas de la fruta son modelos populares para estudiar genes y proteínas porque se conocen bien y son relativamente fáciles de manipular en el laboratorio. Las proteínas de los híbridos y los dos padres se etiquetaron con diferentes isótopos para que los científicos pudieran determinar qué proteínas en ella descendencia difiere en su cantidad de la madre.
Los investigadores encontraron que durante el desarrollo temprano, las moscas expresaron nuevas proteínas no detectadas en ninguna de las especies parentales durante el mismo punto en su desarrollo. Sin embargo, el número de proteínas se redujo en los adultos sobrevivientes. Esto proporcionó a los investigadores nuevos detallessobre la función de la red de proteostasis: un sistema regulador dentro de las células que coordina cómo se sintetizan, pliegan, modifican y degradan las proteínas, entre otras funciones.
"Descubrimos que en estos híbridos en desarrollo, el aumento en la complejidad del proteoma estuvo acompañado por una regulación positiva de la red de proteostasis, lo que significa que estaba más activa de lo habitual", explica Bamberger. "Esto se debe a que está ocupado eliminando proteínas que reconocecomo no estar en su lugar. Pero, por otro lado, la red de proteostasis también podría estar contribuyendo a cómo las proteínas nuevas y adicionales se estabilizan y, por lo tanto, se mantienen dentro del organismo ".
Bamberger dice que al estudiar la red de proteostasis y cómo las proteínas interactúan entre sí, el equipo puede comenzar a comprender por qué ciertas proteínas se mantienen en el proteoma a pesar de su mal funcionamiento, por ejemplo, en condiciones como el cáncer o los trastornos neurodegenerativos, incluida la enfermedad de Alzheimer.Comprender estas interacciones algún día podría conducir a enfoques novedosos para tratar algunas enfermedades.
"Obtener más información sobre los principios fundamentales que rigen las interacciones proteína-proteína a gran escala podría ayudarnos a comprender cómo las especies logran una variación fenotípica rápida o cómo las células enfermas mantienen un proteoma en funcionamiento con proteínas cada vez más mutadas", explica Bamberger.
Yates agregó que el estudio también fue una herramienta útil para comprender la cría de animales. "Nos muestra cuánto cambio genético impide que las especies se apareen exitosamente y qué sucede a nivel de proteína cuando eso ocurre", dice.
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación Scripps . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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