La estructura de las enzimas determina cómo controlan procesos vitales como la digestión o la respuesta inmune. Esto se debe a que los compuestos proteicos no son rígidos, pero pueden cambiar su forma a través de "bisagras" móviles. La forma de las enzimas puede depender de si su estructurase mide en el tubo de ensayo o en la célula viva. Esto es lo que descubrieron los fisicoquímicos de la Universidad de Bonn sobre YopO, una enzima del patógeno de la peste. Este resultado fundamental, que ahora se ha publicado en la revista Angewandte Chemie , es potencialmente también de interés para la investigación de drogas.
Todas las células vivas contienen proteínas, que son esenciales para el mantenimiento de las funciones corporales. Las proteínas consisten principalmente en aminoácidos y, como catalizadores enzimas, permiten reacciones bioquímicas que de otro modo no tendrían lugar. Las enzimas controlan, por ejemplo, la digestión ysistema inmunitario. "El tipo de reacciones bioquímicas y cómo ocurren dependen de la estructura de las proteínas", dice el profesor Dr. Olav Schiemann, del Instituto de Química Física y Teórica de la Universidad de Bonn. Las proteínas no son rígidas, pero puedencambiar su forma a través de "bisagras" móviles. Esta interacción entre la estructura y la dinámica determina lo que sucede. La enzima y la sustancia a transformar deben encajar como una llave y cerrarse para catalizar un proceso específico.
YopO está anclado en la membrana y, por lo tanto, es particularmente estable
Los científicos usaron una proteína de patógenos de peste Yersinia por su investigación.Estos engañan al sistema inmunitario inyectando proteínas como YopO Yersinia proteína externa O en los macrófagos atacantes.YopO se une a la actina de las células defensoras, lo que hace que las células inmunes ya no puedan envolver y digerir los patógenos."Utilizamos YopO porque esta enzima es médicamente interesante y puede anclarse o inmovilizarse en una membrana", explica Schiemann."Este último es un requisito previo importante para nuestras mediciones a temperatura ambiente".
Nico Fleck del grupo de investigación de Schiemann desarrolló etiquetas de espín para este propósito que se adaptaron específicamente a las investigaciones dentro de la célula. Estas son pequeñas "banderas" que el miembro del equipo Caspar A. Heubach adhirió a diferentes posiciones de la proteína. Usando el DQC DobleMétodo de coherencia cuántica, que funciona como una regla a nivel molecular, el miembro del equipo Tobias Hett midió las distancias entre las banderas. "Si conocemos las distancias entre las etiquetas de rotación, podemos deducir qué estructuras puede asumir una determinada enzima.", dice Hett. Esto funciona de manera similar a un" navegador satelital "para moléculas; después de todo, el sistema de guía para vehículos también se basa en mediciones de distancia.
Los investigadores aplicaron el método DQC a YopO en el tubo de ensayo y, en comparación, en huevos de la rana con garras africanas, que con frecuencia se usan como organismos modelo en ciencia. Para las mediciones en la célula, el YopO etiquetado con las banderasse inyectó en los huevos con una jeringa, "muy similar a la forma en que lo hacen los patógenos de la peste a nivel molecular", explica Nico Fleck. Esto demostró que YopO podía tomar una mayor cantidad de estructuras diferentes cuando estaba en solución acuosa en elSchiemann dice: "YopO es estructuralmente más móvil en el tubo de ensayo que en las células vivas". En las células, las estructuras como las membranas y las interacciones con otras proteínas reducen la diversidad estructural de YopO ".
Principio fundamental
Este hallazgo no solo se aplica a YopO, sino que es un principio fundamental: en el tubo de ensayo no existe un "corsé" impuesto por otras estructuras celulares, las posibilidades de desarrollo de enzimas son mayores. Los investigadores creen que esto tiene consecuencias para todos los estudiosque involucran biomoléculas ". Las investigaciones de las biomoléculas aisladas son ciertamente esenciales. Sin embargo, para una imagen completa, tales estructuras y dinámicas deben estudiarse en las condiciones más naturales posibles", dice Schiemann. Caspar Heubach agrega: "Si los resultados de un estudio se refierena los procesos biomoleculares en las células, uno debería, como en este caso, también investigar la estructura y la dinámica de las proteínas en las células vivas ".
Como las proteínas controlan diferentes procesos celulares, también son el foco de la búsqueda de nuevos tratamientos. Por lo tanto, los investigadores confían en que los resultados presentados por el equipo de investigación de la Universidad de Bonn también son de interés potencial para la investigación farmacéutica ".Las interacciones en la célula son importantes para la estructura y la dinámica de las proteínas ", dice Schiemann." Por lo tanto, hace una diferencia en cómo se determina la estructura de las enzimas en la búsqueda de sustancias activas ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Bonn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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