En biología, las proteínas plegadas son responsables de la mayoría de las funciones avanzadas. Estas proteínas complejas son el resultado de la evolución o el diseño de los científicos. Ahora, un equipo de científicos dirigido por el Profesor de Química de Sistemas de la Universidad de Groningen, Sijbren Otto, ha descubierto un nuevoclase de moléculas plegables complejas que emergen espontáneamente de bloques de construcción simples. Los resultados se publicaron en el Revista de la Sociedad Americana de Química el 16 de enero
El grupo de investigación de Otto estudia cómo los bloques de construcción simples, en este caso una nucleobase vinculada al aminoácido ácido aspártico, pueden formar anillos. En investigaciones anteriores, Otto ha demostrado que tales anillos pueden formar pilas que pueden crecer y dividirse,y mostrar un nivel de evolución química. Pero esta vez, sucedió algo diferente. Otto: "Uno de mis estudiantes de doctorado, Bin Liu, notó que se formaron anillos muy grandes, polímeros de 15 bloques de construcción". Fueron extremadamente estables, así que eventualmentela mayoría de los bloques de construcción se transformaron en estos anillos.
Patrón plegable
Después de estudiar la estructura de los anillos con cristalografía de rayos X, quedó claro para el equipo que estaban doblados. "Cuando los anillos forman pilas, hay interacción entre las moléculas. En este caso, la interacción tuvo lugar dentro de la molécula grande"Las partes hidrofóbicas del anillo se plegaban en el centro de la molécula, que también es lo que sucede con las proteínas en el agua. Sin embargo, el patrón de plegamiento es completamente diferente". Las proteínas son polímeros unidos por enlaces amina. En nuestras moléculas,los bloques de construcción están unidos exclusivamente por enlaces disulfuro. La diferencia en la estructura da como resultado un patrón de plegado diferente ''.
Esta es la primera vez que se describe una estructura de plegamiento compleja o plegadora que es tan radicalmente diferente de las proteínas. 'A pesar de décadas de investigación, todavía no tenemos reglas de diseño confiables que puedan predecir completamente el plegamiento de proteínas',explica Otto. Esto dificulta el diseño de nuevas enzimas. Una clase diferente de moléculas de plegamiento puede ayudarnos a comprender las reglas básicas del plegamiento molecular. "Además, la molécula que describimos en nuestro artículo es solo la primera que hemos descubierto.el año pasado, descubrimos varios más y los publicaremos más adelante '.
origen de la vida
Las proteínas tienen dos estructuras plegables principales: hélices alfa y la lámina plisada beta. "En el diseño de proteínas, los científicos usan variaciones sobre estos temas, como agregar una hélice adicional", dice Otto. "Tienden a ajustarse a lo que la naturaleza ha ofrecido"La nueva estructura de plegado da como resultado cinco pilas de cinco anillos aromáticos. La molécula completa tiene una simetría de cinco veces." Sin embargo, las otras estructuras basadas en tiol que todavía estamos estudiando muestran otros tipos de plegado ".
Una conclusión sorprendente extraída del descubrimiento de esta nueva molécula de plegado es que la complejidad puede surgir espontáneamente. "Esto es interesante para la investigación del origen de la vida: aparentemente, puede obtener estas moléculas complejas antes de que comience la evolución biológica"."Explica Otto." Eso es bastante especial. El nivel de energía de esta molécula es muy bajo. Esto impulsa el equilibrio de una mezcla "aleatoria" de anillos pequeños hacia este 15-mer específico muy estable.. '
diseño racional
La nueva molécula plegada aumentará nuestra comprensión del plegamiento molecular, lo que debería estimular un diseño molecular racional. Si los polímeros a base de tiol son tan útiles como los catalizadores como las proteínas en la naturaleza aún no está claro. 'Sabemos que pueden unir otrosmoléculas, pero todavía estamos tratando de descubrir si pueden tener propiedades catalíticas, como las enzimas. "El plegamiento es importante para crear sitios activos en enzimas:" Se necesita un posicionamiento muy preciso de los residuos para crear un sitio activo. Esto no se puede lograrmediante enlaces químicos directos entre aminoácidos. Solo se puede lograr mediante el plegamiento. '
Otto, estudiante de doctorado Bin Liu, primer autor del artículo de JACS, ha jugado un papel muy importante en el estudio, dice Otto: descubrió la molécula plegada. "Piotr hizo crecer los cristales para los estudios de difracción de rayos X"Chmielewski en Polonia, con quien Liu ya colaboró en su tesis de maestría. El laboratorio de Chmielewski también realizó los estudios de RMN. Los estudios de sincrotrón se realizaron con Ennio Zangrando y Nicola Demitri en Italia, y Liu viajó de Groningen a Polonia y luego a Italia con elmuestras '
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Materiales proporcionados por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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