Los investigadores revelan nuevos detalles sobre cómo las células en un ser vivo procesan los estímulos. El estudio, financiado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias de Suiza, SNSF, se centra en las llamadas proteínas G, que ayudan a transmitir estímulos externos que llegan a una célula en su interior.Utilizando una técnica desarrollada en PSI, los autores del estudio descubrieron qué partes de las proteínas G son vitales para su funcionamiento. En particular, demostraron que solo unos pocos aminoácidos, bloques de construcción de proteínas, tienen una influencia importante en su función.Sin embargo, los aminoácidos pueden alterarse sin comprometer su función. Los nuevos hallazgos mejoran significativamente nuestra comprensión de procesos como la percepción sensorial y la actividad hormonal, y ayudan al desarrollo de nuevos fármacos. Investigadores del Instituto Paul Scherrer PSI, ETH Zurich, la compañía farmacéutica Roche y el Laboratorio Británico de Biología Molecular MRC informan sus resultados en las revistas Naturaleza y Nature Structural and Molecular Biology.
Cuando vemos un objeto, sucede esencialmente lo siguiente: la luz que emana del objeto golpea nuestro ojo, con lo cual las células nerviosas transmiten una señal al cerebro, que el cerebro interpreta como una imagen del objeto. La transmisión de la señal se activa porla proteína rodopsina, un llamado receptor de la pareja de proteínas G. Esta proteína en las células de la retina se activa tan pronto como la luz llega al ojo. La rodopsina actúa como un interruptor que, una vez activado, transmite la señal a las proteínas G dentro delcelular. Estos amplifican la señal y la transmiten en la célula. Muchos pares de receptores acoplados a proteínas G y proteínas G funcionan de manera similar. El receptor de adrenalina en las células musculares, por ejemplo, se activa cuando el cuerpo libera la hormonaadrenalina en una situación de estrés. En este caso, la proteína G correspondiente transmite la señal, que culmina en la tensión de los músculos. Un equipo encabezado por investigadores del Instituto Paul Scherrer PSI y ETH Zurich junto con el MRC británicoLaboratEl estudio de Biología Molecular y la compañía farmacéutica Roche proporcionan nuevos detalles sobre cómo se lleva a cabo la activación de estas proteínas.Los hallazgos se pueden transferir a otros procesos, como el olfato, el sabor y muchos más, donde proteínas similares están involucradas en la transmisión de la señal.Además, podrían ayudar a desarrollar nuevos fármacos mejorados.
investigación ganadora del Premio Nobel
Gracias a décadas de investigación, los científicos han aprendido mucho sobre la interacción entre las proteínas G y los receptores correspondientes receptores acoplados a la proteína G o GPCR para abreviar. En 1994 y 2012, por ejemplo, se otorgaron premios Nobel porel descubrimiento de estos receptores y la clarificación de su mecanismo de acoplamiento con las proteínas G. Sin embargo, los detalles de cómo se activa la proteína G no estaban claros hasta ahora. El nuevo estudio cierra esta brecha, revelando cómo la forma de G-proteínas se altera durante su activación y qué componentes proteicos están detrás de estos cambios.
Un puñado de componentes establece el tono
Al igual que todas las proteínas, las proteínas G están formadas por bloques de construcción que los expertos denominan aminoácidos. En las proteínas, estos aminoácidos están unidos entre sí en una secuencia particular de acuerdo con un plano preciso codificado en nuestro ADN.-proteína estudiada aquí está compuesta de 354 aminoácidos. Para descubrir cómo se activa esta proteína G, los autores del estudio intercambiaron cada uno de estos 354 aminoácidos con otro aminoácido. Luego midieron cómo el intercambio afectóEl grado de activación de la proteína G.
"El análisis de las mediciones revela que solo un pequeño grupo de alrededor de veinte aminoácidos juega un papel importante en la activación de la proteína G", explica Dawei Sun, quien realizó los experimentos como parte de su tesis doctoral en PSI. Efectivamente, solo el intercambio de estos aminoácidos en particular tuvo una influencia significativa en la activación de la proteína G, mientras que el intercambio de los aminoácidos restantes no produjo ningún efecto significativo. Los investigadores detectaron la influencia de los aminoácidos esenciales en los cambios en la forma de una sección dela proteína G, que se parecía a un streamer desplegado estructura de hélice en un estado desactivado. "Cuando se cambiaron los aminoácidos clave, esta estructura carecía de sus giros habituales", explica Dmitry Veprintsev, el investigador líder del estudio en PSI'sLaboratorio de Investigación Biomolecular. "Esto nos permitió demostrar que la estructura de la hélice desaparece al menos temporalmente durante la activación de la proteína G", agrega Veprintsev.
útil para casi uno de cada tres medicamentos
La importancia de este resultado no se limita a una sola proteína: el mecanismo recién descubierto es universal. En otras palabras, no solo está involucrado en la proteína G particular examinada en este estudio, sino en todas las proteínas G.Esta conclusión está respaldada por cálculos informáticos exhaustivos realizados por un equipo dirigido por Madan Babu del Laboratorio de Biología Molecular del MRC y publicado recientemente en la revista Naturaleza . Veprintsev enfatiza que el presente estudio ha identificado los aminoácidos esenciales que juegan un papel en el mecanismo de activación de una proteína G. Gebhard Schertler, jefe del Departamento de Investigación de Biología y Química en PSI, explica que este conocimiento ayuda significativamenteel desarrollo de fármacos que funcionan a través de la activación de un receptor GPCR y la correspondiente proteína G. El beneficio potencial no debe subestimarse: hoy en día, alrededor del 30 por ciento de todos los fármacos disponibles ya liberan su efecto de esta manera.las consecuencias podrían ir más allá de las proteínas G. "Nuestro método puede aplicarse en el futuro a otras proteínas importantes para comprender su mecanismo de activación", asegura Veprintsev.
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Materiales proporcionado por Instituto Paul Scherrer PSI . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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