La investigación dirigida por el Instituto Europeo de Bioinformática EMBL-EBI y la Universidad de Washington ha demostrado que la diversidad biológica necesaria para la evolución puede generarse mediante cambios en las modificaciones de proteínas. Los hallazgos, publicados en ciencia , brinde información valiosa sobre cómo las diferentes especies se adaptan a diferentes ambientes y podría arrojar luz sobre cómo los patógenos evolucionan y se vuelven resistentes a las drogas.
"Este estudio trata de comprender cómo funciona la evolución, que le dice cómo las especies se adaptan a entornos cambiantes durante muchas generaciones", dice Pedro Beltrao, líder del grupo de investigación en EMBL-EBI. "Por ejemplo, cuando compara humanos y chimpancés,obviamente son diferentes, a pesar de que una buena parte de su composición genética es más o menos la misma. Nuestra tarea es descubrir cómo se genera la diversidad, para que podamos ver en detalle cómo evoluciona la vida. Eso nos ayuda a entender cómo las plantas ylos animales se adaptan y cambian, y cómo los cánceres o las bacterias encuentran su camino alrededor de las drogas "
Una cuestión de expresión
La investigación sobre los impulsores de la diversidad genética se ha centrado en gran medida en la expresión génica, que controla qué cantidad de una proteína determinada se producirá, cuándo y en qué tejido. Sin embargo, los investigadores encontraron que un mecanismo celular bien conocido es unoque controla cómo las proteínas adquieren nuevas funciones, también juega un papel importante.
Las proteínas son controladas por otras proteínas a través de la 'modificación postraduccional' PTM. Un tipo de PTM es la fosforilación: un mecanismo de regulación de proteínas rápido y versátil. Durante la evolución, las PTM pueden adquirirse mediante mutaciones, lo que permite que las proteínasobtener nuevas funciones, encender o apagar en diferentes momentos e ir a diferentes lugares en la celda.
Los estudios previos que compararon proteínas en especies relacionadas han demostrado muy pocas mutaciones, por lo que no se ha considerado que las PTM sean un factor importante en la generación de diversidad. En el estudio de hoy, el grupo descubrió que solo se requieren unas pocas mutaciones para cambiar estas proteínas.sitios de modificación. En otras palabras, una pequeña cantidad de cambios puede tener un gran impacto en el funcionamiento de las proteínas y las células.
"Estas mutaciones estaban ocultas a simple vista, pudimos verlas todo el tiempo, pero no sabíamos que podrían tener consecuencias tan significativas", dice Beltrao. "Solo lo vemos ahora después de muchos años de desarrollar y refinar nuevos experimentosmétodos."
El cambio es la constante
Utilizando métodos experimentales y computacionales, los investigadores reconstruyeron la historia evolutiva de los sitios de fosforilación, las modificaciones que pueden controlar las proteínas, en 18 especies unicelulares diferentes. Determinaron cuánto tiempo han existido estos puntos de control, cuándo fueron adquiridos yqué tan rápido han cambiado entre especies durante millones de años.
El grupo descubrió que la mayoría de los sitios de fosforilación se habían producido relativamente recientemente en la evolución, lo que indica que son parte de lo que hace que la especie sea diferente, y un importante contribuyente a la diversidad evolutiva.
"Si una especie necesita adaptarse a un nuevo entorno, necesita generar mucha diversidad a lo largo de muchas generaciones para que la evolución tenga un grupo de opciones para elegir. Una forma de que eso suceda es a través de cambios en la expresión génica,pero los cambios en la fosforilación son igualmente efectivos ", explica Beltrao.
Cáncer: el experto selector de cerraduras
La diversidad generada por las PTM es una consideración importante en la lucha contra el cáncer. Algunos medicamentos contra el cáncer detienen los tumores al bloquear la vía de señalización que permite que el tumor crezca, colocando efectivamente una cerradura en una 'puerta' de proteínas. Pero, a través de mutaciones, los cánceres encuentranformas de crear nuevos PTM y eventos de señalización, fabricando de manera efectiva millones de claves diferentes. La mayoría de las claves serán inútiles, pero con el tiempo una encajará en la cerradura y el tumor puede comenzar a crecer nuevamente.
"Aprender más sobre el papel de los PTM en la evolución también presenta una imagen mucho más confiable de cómo las proteínas de señalización se integran y transmiten información dentro de la célula", agrega Beltrao. "Esto a su vez podría presentar nuevas y emocionantes vías para la investigación terapéutica".
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Materiales proporcionado por Instituto Europeo de Bioinformática EMBL-EBI . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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