Sunday :: 21 / 12 / 2014

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Proteínas modificadas, más activas y resistentes

Su potencial de aplicación es enorme y variado: tanto en medicina y biotecnología, como en la industria


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Proteínas modificadas, más activas y resistentes

Proteínas modificadas, más activas y resistentes

Un grupo de investigadores del Instituto de Química de la UNAM, encabezado por la doctora Alejandra Hernández Santoyo, ha logrado incrementar la actividad y estabilidad de diferentes proteínas mediante el control de sus mecanismos de oligomerización y así crear proteínas con propiedades únicas, mucho más activas y resistentes tanto a altas temperaturas como a disolventes orgánicos.

“El potencial de aplicación de estas proteínas es enorme: en medicina, en biotecnología, incluso en la industria, ya que en algunos casos hemos incrementado hasta en 200 veces la actividad de algunas enzimas y logrado incrementar su estabilidad aun en ebullición”, dice Hernández Santoyo.

En los sistemas biológicos, las proteínas raramente actúan aisladamente; por lo general se unen a otras biomoléculas (que a menudo son otras proteínas) para formar oligómeros y dar las respuestas celulares específicas.

Se habla de homo-oligómeros si las distintas subunidades son idénticas entre sí, y de hetero-oligómeros si tales subunidades son distintas.

Un número sorprendente de estas asociaciones proteína-proteína interviene en diversas reacciones en cascada que afectan los procesos en una célula.

“La oligomerización de proteínas puede tener un efecto positivo o negativo en las propiedades de éstas. Por un lado puede regular la función de las proteínas o favorecer su estabilidad y actividad, convertirlas en multifuncionales o multiespecíficas; y por el otro puede generar proteínas no funcionales y la formación de depósitos en fibras que dan lugar a un gran número de enfermedades, como el Alzheimer, el mal de Parkinson, la encefalopatía espongiforme, la angiopatía cerebral amiloide y las prionosis, entre otras”, dice la investigadora.

Fenómeno muy común

La asociación de proteínas consigo mismas para formar dímeros y oligómeros de orden superior es un fenómeno muy común y puede conferir ventajas estructurales y funcionales a las proteínas, incluyendo el mejoramiento de la estabilidad y el control de la accesibilidad y la especificidad de los sitios activos.

Además, como en el caso de organismos termófilos (organismos que pueden soportar temperaturas por arriba de los 45° C), la oligomerización brinda mayor resistencia contra la desnaturalización de las proteínas.

“Estamos trabajando con diferentes proteínas, la mayoría de origen marino, que presentan fuertes fenómenos de oligomerización. Entre ellas se encuentran agarasas, alginasas, celulasas, proteasas y lectinas. En todos los casos hemos encontrado la forma de controlar sus mecanismos de oligomerización e incrementar su actividad y estabilidad, aun en ebullición. Eso fue un gran reto, ya que si dichos mecanismos no se controlan, las proteínas se inactivan o se precipitan, y se pierden por completo”.

El reconocimiento de que la oligomerización de proteínas juega un papel prominente en la patogénesis de más de 40 enfermedades, resalta la importancia de conocer aquellos mecanismos moleculares que la originan con la finalidad de encontrar mecanismos que puedan inhibirla, ya sea mediante modificaciones químicas y mutaciones, o mediante la búsqueda de fármacos o anticuerpos monoclonales específicos.

“Además, nos permitirá entender cómo un proceso de oligomerización puede cambiar la especificidad o incrementar la actividad de una proteína”, asegura la investigadora universitaria.

Parte estructural

A la fecha, los investigadores universitarios ya resolvieron la parte bioquímica y fisicoquímica de la oligomerización de las proteínas arriba mencionadas; el siguiente paso será estudiar a nivel atómico este proceso. Para ello habrá que resolver la estructura terciaria de estas proteínas en sus diferentes estados de oligomerización, utilizando técnicas de difracción de rayos X.

“Fue todo un reto controlar la oligomerización de esas proteínas y así mantenerlas monodispersas, es decir, en un solo estado de oligomerización, condición necesaria para obtener cristales. Durante el proceso de cristalización, las proteínas se tienen que agregar de manera ordenada, ya que de lo contrario sólo se obtienen precipitados amorfos que no sirven para los estudios estructurales”, según explica la especialista Alejandra Hernández Santoyo.

La investigadora y sus colaboradores ya cuentan con cristales de varias de esas proteínas y, como se dijo anteriormente, ahora buscarán resolver su parte estructural para estar en condiciones de explicar, a un nivel atómico, los mecanismos mediante los cuales éstas se oligomerizan y así controlarlos.

Próximamente, estos logros serán publicados en varias revistas científicas.


Fuente: Con información de El Universal





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