“Héroe” Las proteínas pueden proteger a otras proteínas del daño
CLIENTES DE PROTEÍNAS: las proteínas heroicas ayudan a otras proteínas, como la lactato deshidrogenasa que se muestra arriba, a evitar la desnaturalización en experimentos de laboratorio. ARRIBA: WIKIMEDIA, BCNDOYE
Investigadores de RIKEN y el La Universidad de Tokio informa sobre la existencia de una nueva clase de proteínas en Drosophila y extractos de células humanas que pueden servir como escudos que protegen a otras proteínas para que no se dañen y causen enfermedades. Un exceso de las proteínas, conocidas como proteínas Hero, se asoció con un aumento del 30 por ciento en la vida útil de Drosophila, según el estudio, que se publicó la semana pasada (12 de marzo) en PLOS Biología.
El descubrimiento de las proteínas Hero tiene implicaciones de gran alcance, dice Caitlin Davis, química de la Universidad de Yale que no participó en el estudio, y debe considerarse tanto a un nivel científico básico en ensayos bioquímicos y para aplicaciones como un estabilizador potencial en productos farmacéuticos basados en proteínas.
Hace casi 10 años, Shintaro Iwasaki, entonces un estudiante graduado de bioquímica en la Universidad de Tokio, descubrió un extraño calor -proteína resistente en Drosophila que parecía ayudar a estabilizar otra proteína, Argonaute, frente a las altas temperaturas que desnaturalizarían la mayoría de las proteínas. Aunque no publicó el trabajo en ese momento, Iwasaki llamó al nuevo tipo de proteína proteína oscura resistente al calor (Héroe), no por su capacidad para rescatar a Argonaute de la destrucción, sino porque en Japón, el término héroe significa débil o no rígido. y las proteínas Hero no tienen estructuras tridimensionales rígidas como otras proteínas. Pero el reconocimiento de un papel más generalizado de las proteínas Hero en la protección de otras moléculas en la célula le da al nombre un nuevo significado.
En general, se supone que las proteínas se pliegan en estructuras tridimensionales, que determinan sus funciones, dice Kotaro Tsuboyama, bioquímico de la Universidad de Tokio y autor principal del nuevo estudio. Pero estas estructuras tridimensionales se interrumpen cuando las proteínas se exponen a condiciones extremas. Cuando las proteínas se desnaturalizan, pierden la capacidad de funcionar normalmente y, a veces, comienzan a agregarse, formando grupos patológicos que pueden provocar enfermedades.
Las proteínas heroicas pueden sobrevivir a estas condiciones biológicamente desafiantes. Se han encontrado proteínas resistentes al calor en organismos extremófilos que se sabe que viven en ambientes extremos, pero se pensaba que eran raros en otros organismos. En el nuevo estudio, Tsuboyama y su equipo hirvieron lisados de Drosophila y líneas celulares humanas, identificando cientos de proteínas Hero que resistieron la temperatura.
Los investigadores seleccionaron seis de estas y las mezcló con proteínas del cliente, otras proteínas funcionales que por sí solas serían desnaturalizadas por condiciones extremas antes de exponerlas a altas temperaturas, secado, productos químicos y otros tratamientos severos. Las proteínas Hero impidieron que ciertos clientes perdieran su forma y función.
A continuación, el equipo probó los efectos de las proteínas Hero en modelos celulares de dos trastornos neurodegenerativos caracterizados por acumulaciones patológicas de proteínas: enfermedad de Huntington y amiotrofia lateral. esclerosis (ELA). Cuando las proteínas Hero estaban presentes, hubo una reducción significativa en la acumulación de proteínas en ambos modelos.
Este es un hallazgo extremadamente importante, ya que puede allanar nuevas estrategias terapéuticas y preventivas para enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer. y enfermedades de Parkinson, Morteza Mahmoudi, quien estudia medicina regenerativa en la Universidad Estatal de Michigan y no participó en la investigación, escribe en un correo electrónico a The Scientist.
Por último, el equipo genéticamente diseñó Drosophila para producir un exceso de proteínas Hero. Estas moscas vivieron hasta un 30 por ciento más que sus contrapartes de tipo salvaje.
No todos están convencidos de que las proteínas Hero juegan un papel protector importante. Aunque muestran que estas proteínas ayudan a que sus objetivos probados permanezcan plegados/protegidos, etc., no creo que haya una aplicación más amplia en absoluto, dice Nihal Korkmaz, quien diseña proteínas en el Instituto de Diseño de Proteínas de la Universidad de Washington y tampoco participó en el estudio. El científico en un correo electrónico. Agrega que muchas proteínas con las que trabaja pueden soportar altas temperaturas y los investigadores no mencionan en absoluto si [las proteínas heroicas] se encuentran en todo el cerebro o en el LCR [líquido cefalorraquídeo], donde podrían proteger contra la enfermedad de Huntington o la ELA.
Los autores enfatizaron que queda mucho por aprender sobre las proteínas. Cada proteína Hero parece capaz de proteger algunas proteínas cliente, pero no todas. Además, las secuencias de aminoácidos difieren considerablemente entre las proteínas Hero, lo que dificulta la predicción de sus funciones. Los investigadores escriben en el estudio que esperan que los estudios futuros los ayuden a identificar con qué clientes podría trabajar cada héroe. El estudio ha sido consistente: Casi todo el mundo dice que las proteínas Hero son interesantes pero misteriosas.
K. Tsuboyama et al., Una amplia familia de proteínas oscuras (Hero) resistentes al calor protegen contra la inestabilidad y agregación de proteínas, PLOS Biol, doi:10.1371/journal.pbio.3000632, 2020.
Emma Yasinski es una reportera independiente que vive en Florida. Síguela en Twitter @EmmaYas24.