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 Un equipo de investigadores argentinos acaba de responder lo que para
muchos era la "pregunta del millón": lograron describir cómo las
proteínas reconocen el ADN, paso previo al inicio de las interacciones
entre ambos. El descubrimiento se realizó en el Instituto Leloir y se
publicó en una importante revista científica internacional, Proceedings of the National Academy of Sciences.
La regulación de las funciones vitales de las células depende en gran
medida de ese reconocimiento. Para que entre ellas se rompan enlaces
químicos y se formen otros nuevos deben atravesar un estado de alta
energía conocido como "estado de transición", algo así como el
embobamiento que precede al romance.
Ambas moléculas deben acercarse lo suficiente y sin timideces de por
medio, o no habrá reacción posible. A mayor temperatura, mayor
velocidad de reacción, y viceversa.
Si existieran revistas del corazón dedicadas a las moléculas, lo que
sucede en el estado de transición seguramente sería uno de esos títulos
que venden. Ocurre que se trata de un mecanismo común a todas las
reacciones químicas que, si transcurre con éxito, puede dar paso a un
nuevo producto (o molécula).
Por haber logrado desarrollar técnicas de medición capaces de
capturar ese instante para poder describirlo, el egipcio Ahmed Zewail
obtuvo el Nobel de Química en 1999. Durante los últimos 20 años, los
científicos han logrado describir varios códigos de "seducción" que
emplean en su transcurso algunas macromoléculas biológicas; hasta
ahora, los más estudiados son los que involucran la interacción entre
dos proteínas, como, por ejemplo, la hormona de crecimiento y su
receptor. Sin embargo, hasta ahora, nadie había podido describir qué
pasa entre las proteínas y el ADN en la intimidad de esa fugaz
activación.
El estudio fue realizado por el doctor Gonzalo de Prat Gay, director
del Laboratorio de Estructura-Función e Ingeniería de Proteínas de la
Fundación Instituto Leloir, junto con dos jóvenes investigadores, Diego
Ferreiro e Ignacio Sánchez.
La importancia del hallazgo radica en que todas las funciones
vitales de las células -entre ellas, la expresión de los genes y la
replicación del genoma- dependen del "diálogo" que establecen las
proteínas y el ADN.
Para esto, una porción de la proteína debe reconocer y unirse de
forma estable a una minúscula secuencia de no más de 20 pares de bases,
de entre millones de opciones dispuestas a lo largo de la cadena de
ADN.
Para realizar los experimentos, Prat Gay y su grupo emplearon como
sistema modelo el ADN del virus del papiloma humano (HPV) y la proteína
E2, que investigan desde hace más de diez años, y sobre las cuales han
producido hallazgos de reconocimiento internacional.
"El virus del HPV es responsable de varios tipos de cáncer y tiene
gran incidencia en el cáncer de cuello uterino; la proteína E2 es
considerada un regulador maestro del ciclo de vida del HPV, ya que
interviene en la replicación del genoma, en la traducción de los genes
virales y en la migración del genoma viral durante la división
celular", señala Prat Gay.
El doctor Diego Ferreiro explica que la estrategia empleada para
observar en microsegundos los fenómenos submicroscópicos que lograron
describir se basó en la interpretación de cambios de propiedades
observables por fluorescencia.
"Modificamos el ADN del HPV con un compuesto que emite luz verde al
ser iluminado con luz azul, y que también emplea la industria para dar
brillo a algunos detergentes de uso doméstico. La intensidad de esa luz
es diferente si el ADN está libre o unido a la proteína E2, por lo que
pudimos inferir qué cantidad de proteína estaba unida al ADN, y cuán
fuerte era la unión entre ambas", explica Ferreiro, que hace pocos días
se incorporó a la Universidad Nacional de Quilmes.
Los científicos luego modificaron la superficie de la proteína en
los diferentes puntos de unión con el ADN, y midieron cuánto afectaba
ese cambio al "romance" entre proteína y ADN. "La fluorescencia nos
permitió saber que la proteína se une al ADN en cerca de 20 enlaces que
podríamos imaginar como brazos. Fabricamos proteínas mutantes, a las
que les fuimos sacando cada uno de esos hipotéticos brazos
(aminoácidos), para medir cuán afectada se veía la fuerza de
interacción", cuenta Ignacio Sánchez, que es algo así como una
inesperada contracara de la fuga de cerebros: oriundo de Zaragoza y
doctorado en la Universidad de Basilea, Suiza, se unió al grupo
argentino en 2006.
Luego, mediante un equipo (espectrofotómetro de flujo detenido), los
científicos comprobaron cómo las modificaciones efectuadas a las
proteínas afectaban la velocidad de la unión durante el estado de
transición. "Para nuestra sorpresa, la velocidad de unión, durante el
estado de interacción, está determinada por ciertas asociaciones
denominadas «específicas», y de las que se pensaba que no eran las más
importantes en la etapa inicial", relata con emoción Sánchez, cuyo
análisis resultó decisivo en la interpretación de los resultados.
"Repetimos el experimento varias veces -continúa- porque nosotros
mismos no podíamos creer que esas interacciones se produjeran primero,
cuando todos esperaban que fueran las no específicas."
"Las velocidades con las cuales se forman los complejos ADN-proteína
están finamente sintonizadas a través de millones de años de
evolución", explica el doctor Claudio Grosman, profesor de Fisiología
Molecular de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. "Estas
velocidades son de suma importancia, porque en el interior de la
célula, la formación y disociación del complejo proteína-ADN debe
ocurrir en tiempos compatibles con el resto de los procesos celulares.
Más rápido o más lento resulta, casi invariablemente, en enfermedad",
agrega Grosman. Powered by AkoComment! |
