Las proteínas se encuentran entre los elementos clave funcionales de la vida. Formadas por largas cadenas de aminoácidos, se pliegan para formar estructuras tridimensionales altamente organizadas, muy parecidas a una creación de origami. Sin embargo, las proteínas plegadas no son rígidas, sino variables ymovimiento constante. Esto les permite actuar como máquinas moleculares que ejecutan una variedad de funciones que juntas crean vida.
Errores debidos al embalaje en un espacio reducido
Las células vivas están llenas de tales proteínas que, sin embargo, con frecuencia se interponen entre sí cuando se pliegan o realizan sus funciones. "Los errores de plegamiento o funcionamiento dentro de estos cuartos apretados pueden desencadenar una serie de enfermedades e incluso cáncer", explicaDr. Hannes Neuweiler, gerente de grupo del Departamento de Biotecnología y Biofísica de la Universidad de Würzburg. Junto con su grupo de trabajo, ha desarrollado una técnica que permite observar proteínas en el trabajo con alta resolución espacial y temporal. El grupo presenta los resultadosde su trabajo en el último número de la revista Biología química de la naturaleza .
Neuweiler y su equipo se han centrado en las llamadas chaperonas. Estas son proteínas que ayudan a que otras proteínas se plieguen, las activan mediante la remodelación y evitan la agrupación no deseada ", explica Neuweiler.
Una proteína de choque térmico con poderes curativos
La proteína de choque térmico Hsp90 es un espécimen excepcional de tales proteínas especializadas: es una de las proteínas más frecuentes en las células vivas donde ayuda a un gran número de "pacientes" de diversas formas y propósitos ". El poder curativo de Hsp90es, sin embargo, misterioso. Hasta ahora, su función exacta se conoce solo en parte ", dice Neuweiler.
Lo que se sabía es que la chaperona es similar a un soporte molecular que se abre y cierra mientras atiende a sus pacientes. En el pasado, los investigadores usaban métodos cristalográficos y difracción de rayos X para determinar las estructuras resueltas atómicamente de Hsp90 que muestran instantáneas deSala de máquinas de Chaperone. "Sin embargo, había sido imposible observar este mecanismo de Hsp90 cuando se trabajaba en solución acuosa", explica Neuweiler. No había métodos disponibles para visualizar tales movimientos locales en las proteínas.
Una baliza resalta los cambios estructurales
Esto ha cambiado recientemente: los científicos de Würzburg han desarrollado sondas de fluorescencia de alta resolución que permiten observar estos movimientos en Hsp90. Al igual que una baliza se enciende y apaga cuando las estructuras cambian, las sondas indican cuándo y en qué escala de tiempo tiene lugar un movimientoen la máquina molecular.
Los investigadores han aprovechado el fenómeno de enfriamiento a través de la transferencia de electrones fotoinducida PET para este propósito. El principio: las moléculas de colorante sintético que emiten luz en circunstancias normales se desactivan por una reacción fotoquímica cuando entran en contacto con el amino naturaltriptófano ácido. Neuweiler y sus compañeros de trabajo han equipado a la chaperona con "sensores de movimiento" mediante la inserción de tales moléculas de colorante en puntos seleccionados en Hsp90 cerca del triptófano. Los resultados de su trabajo muestran que los elementos estructurales locales en Hsp90 se mueven sincrónicamente mientrasel soporte molecular se abre y se cierra. La proteína cooperante Aha1, una llamada co-chaperona, opera la palanca de un elemento estructural seleccionado de Hsp90 en una fase temprana, acelerando así el proceso.
En el futuro, los científicos planean arrojar luz sobre otros cambios estructurales en Hsp90 y el funcionamiento de otros co-chaperones usando la nueva tecnología de fluorescencia. Esperan obtener una nueva visión sobre el funcionamiento de las proteínas auxiliares y, por lo tanto, sobre la evolución de las enfermedadesde sus investigaciones de moléculas individuales utilizando técnicas de imágenes sensibles.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Würzburg . Original escrito por Hannes Neuweiler / Gunnar Bartsch. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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