Durante su formación dentro de las células, muchas proteínas dependen de la ayuda de protectores moleculares, las llamadas chaperonas. Ayudan a que las proteínas se plieguen correctamente y, por lo tanto, aseguran la estructura final correcta. Las funciones de las chaperonas en el plegamiento de proteínas de membrana han permanecido durante mucho tiempoLos investigadores del Biozentrum, de la Universidad de Basilea y de ETH Zurich ahora han demostrado cómo las chaperonas estabilizan una proteína de membrana bacteriana inmadura y la guían en la dirección de plegado correcta, protegiéndola así del plegamiento incorrecto. Su estudio fue publicado recientemente en Naturaleza, biología estructural y molecular .
Las máquinas celulares producen continuamente cadenas largas de polipéptidos, las proteínas. Para cumplir adecuadamente su función celular, sin embargo, una proteína debe primero adoptar su estructura espacial correcta. En cada célula hay proteínas auxiliares moleculares llamadas chaperonas. Cuidan de los inmaduros.proteínas para ayudarlos en el proceso de plegado y, por lo tanto, para evitar errores. Los científicos dirigidos por el Prof. Sebastian Hiller del Biozentrum, Universidad de Basilea, y el Prof. Daniel Müller del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Biosistemas D-BSSE, ETH Zurichen Basilea descubrieron cómo dos chaperonas en la bacteria intestinal E. coli protegen la proteína de membrana FhuA durante el transporte y ayudan a su inserción en la membrana.
las chaperonas ayudan a la inserción de la proteína de membrana
Innumerables proteínas, que transportan nutrientes y moléculas de señalización, están incrustadas en la membrana externa de las bacterias. Uno de estos transportadores de membrana es la proteína FhuA. A través de esta proteína, las bacterias absorben hierro de vital importancia pero también antibióticos. Pero, ¿cómo funciona elLa proteína FhuA en forma de barril muy grande alcanza la membrana externa intacta. Los científicos del Biozentrum y el D-BSSE han investigado este proceso más a fondo.
Para alcanzar su objetivo en la membrana externa, FhuA utiliza la ayuda de varias chaperonas. Mediante análisis estructurales y espectroscopía de fuerza de una sola molécula, los investigadores ahora han aclarado cómo estas dos chaperonas estabilizan la proteína inmadura y evitan el plegamiento incorrecto ".El proceso es extremadamente dinámico ", dice Hiller." Bajo la protección de las chaperonas, dentro de un milisegundo, FhuA cambia constantemente su estructura. Por lo tanto, explora conformaciones energéticamente favorables que permiten la inserción gradual y el plegado de segmentos de proteínas individuales en la membrana ".la inserción del segmento de proteína final, FhuA adquiere su estructura de barril madura y funcional. Sin protección, FhuA se pliega incorrectamente y finalmente se agrega.
Caos de proteínas sin chaperones
Las chaperonas están significativamente involucradas en la formación de proteínas funcionales. Desempeñan un papel importante en el correcto plegamiento de proteínas solubles y además son necesarias para la inserción de proteínas de membrana en la membrana externa bacteriana. Debido a que varios orgánulos en células vegetales y animales sonde origen bacteriano, las chaperonas también protegen sus proteínas de membrana de manera similar y ayudan durante la inserción de la membrana. Los nuevos hallazgos son, por consiguiente, de gran relevancia también para enfermedades causadas por proteínas mal plegadas como el Alzheimer, el Parkinson o la fibrosis quística.
"Se sabe desde hace mucho tiempo que las chaperonas protegen otras proteínas del pliegue incorrecto y las alientan a plegarse correctamente. Ahora, nuestro trabajo ha logrado demostrar, por primera vez en membranas biológicas, cómo las chaperonas apoyan las proteínas de la membranaeso es clave para la investigación farmacéutica ", explica el profesor de ETH Daniel Müller. Hasta hace poco, estos solo podían investigarse utilizando entornos artificiales. Sin embargo, esto significaba que apenas se entendía cómo las proteínas se pliegan en la membrana de la célula.
"Para dar una analogía suelta, hasta ahora era como poner una vaca en una capa de hielo para investigar su comportamiento natural y luego observar reacciones sorprendentes", dice Müller. "Ahora tenemos una mejor comprensión de cómo funciona la célulaincorpora sus máquinas moleculares en membranas para que puedan realizar sus tareas versátiles ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Basilea . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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