Una técnica sofisticada aclara los procesos de plegamiento anómalo de proteínas

El plegamiento de proteínas es necesario para el correcto funcionamiento de las estructuras tridimensionales en el organismo. No obstante, algunas partes de las proteínas funcionales pueden no plegarse y provocar afecciones discapacitantes como las enfermedades neurodegenerativas. Investigadores en Suiza y Reino Unido han estudiado el plegamiento anómalo de proteínas mediante una técnica sofisticada de espectroscopía.


Publicado en la revista Nature, el estudio muestra que el plegamiento anómalo puede competir con el productivo, especialmente en proteínas que contienen muchos dominios. El estudio fue financiado en parte por una beca intraeuropea Marie Curie por medio del Séptimo Programa Marco (7PM) de la Unión Europea.

Los investigadores, de las Universidades de Zúrich y Cambridge, advirtieron que el plegamiento anómalo se produce con mayor frecuencia cuando la secuencia de aminoácidos del dominio proteínico adyacente es muy similar. Los expertos en la materia consideran que las proteínas son las principales «máquinas moleculares» del organismo. Sus funciones son muchas: no sólo procesan nutrientes y convierten energía, sino que también contribuyen a la estructura celular y transmiten señales dentro de una célula y entre células del organismo.

Las proteínas deben adoptar una estructura tridimensional bien definida para poder cumplir sus funciones específicas y normalmente adquieren esta estructura sin ayudas externas una vez que se han formado a partir de sus unidades básicas, los aminoácidos, como una cadena molecular larga en la célula.

No obstante, un error en el proceso de plegamiento impide que las proteínas puedan ejercer sus funciones. Esto provoca varias enfermedades pero evitar el proceso de plegamiento anómalo no es en absoluto sencillo. Las mismas interacciones moleculares que estabilizan la estructura adecuada de las proteínas pueden iniciar también interacciones entre moléculas proteínicas y por tanto forzarlas a realizar un plegamiento anómalo.

Gracias a un método de fluorescencia de molécula única, el equipo evaluó qué ocurre cuando se produce un plegamiento anómalo. Estudiaron dominios, o secciones, de la titina, la proteína más grande del organismo. La titina contribuye a la estabilidad y la elasticidad de las fibras musculares. Cuando los músculos se ejercitan con intensidad, algunos dominios de la titina pueden desplegarse para prevenir daños en el tejido. Cuando los músculos vuelven a relajarse cabe la posibilidad de que se produzca un plegamiento defectuoso de dichos dominios.

El equipo insertó moléculas marcadoras diminutas a modo de sondas en la proteína para realizar su estudio.

«Mediante espectroscopía láser fuimos capaces de determinar las distancias a escala molecular, hasta pocas millonésimas de milímetro, gracias a la transferencia de energía entre las sondas», explicó el profesor Benjamin Schuler de la Universidad de Zúrich, uno de los autores del estudio. Así el equipo pudo identificar las estructuras y distinguir proteínas plegadas anómalamente. Los investigadores determinaron a continuación la proporción de plegamiento anómalo producido.

«El estudio de distintos dominios de la titina realizado en nuestros experimentos reveló que la probabilidad de plegamiento anómalo aumenta si los dominios adyacentes poseen una secuencia de aminoácidos muy parecida», aclaró. «Esta circunstancia parece ser una estrategia evolutiva dedicada a evitar el plegamiento anómalo y garantizar la máxima funcionalidad.»

FUENTE: CORDIS: Servicio de Información en I+D