Científicos obtienen la primera imagen 3D de alta resolución de proteína muscular
Crédito: King’s College London
El corazón y el músculo esquelético deben su función como máquinas biológicas confiables a la extraordinaria precisión con la que se ensamblan sus estructuras contráctiles más pequeñas, los sarcómeros. Generar el poder para enviar sangre a todos los órganos y permitir los movimientos del cuerpo, desde la respiración hasta la carrera de velocidad, estos músculos requieren el ensamblaje coordinado de millones de componentes proteicos que están coordinados por las proteínas más grandes del cuerpo humano, los «gobernantes» gigantes: titina, nebulina y obscurina. .
Debido a su gran tamaño, el estudio de estas proteínas está plagado de desafíos técnicos. Ahora, los científicos han utilizado técnicas de microscopía electrónica de vanguardia para obtener la primera imagen 3D de alta resolución de la nebulina, una proteína gigante de unión a actina que es un componente esencial del músculo esquelético. Este descubrimiento nos brinda la oportunidad de comprender mejor el papel de la nebulina, ya que sus funciones han permanecido vagas debido a su gran tamaño y la dificultad de extraer la nebulina en un estado nativo del músculo.
Profesor Mathias Gautel, Director de la Escuela de Biociencias Médicas y Básicas, el Dr. Ay Lin Kho y un equipo de investigadores de Max Planck dirigido por Stefan Raunser, utilizaron la criotomografía electrónica para descifrar la estructura de la nebulina con un detalle impresionante. Sus hallazgos podrían conducir a nuevos enfoques terapéuticos para tratar enfermedades musculares, ya que las mutaciones genéticas en la nebulina van acompañadas de una pérdida dramática de la fuerza muscular conocida como miopatía nemalínica.
Los músculos esqueléticos y cardíacos se contraen y relajan al deslizarse de forma paralela. filamentos de las proteínas miosina y actina. La nebulina, otra proteína larga y delgada, que está presente solo en el músculo esquelético, se empareja con la actina, estabilizándola y regulándola mediante una serie de estructuras similares llamadas repeticiones. Las mutaciones en el gen que codifica la nebulina pueden producir una nebulina anormal que causa miopatía nemalínica, un trastorno neuromuscular incurable con diversos grados de gravedad, desde debilidad muscular hasta impedimentos del habla y problemas respiratorios.
Conociendo la estructura de la nebulina y cómo exactamente lo que interactúa con la actina podría ser fundamental para el desarrollo de nuevos tratamientos. En este estudio, los investigadores pudieron visualizar la miosina y la actina directamente en su entorno nativo, el músculo, mediante el uso de una poderosa técnica de microscopía llamada criotomografía electrónica (crio-ET). Los experimentos se realizaron en músculos de ratones que son muy similares a los humanos, utilizando procedimientos optimizados en los laboratorios del Centro Randall de Biofísica Celular y Molecular del King’s College de Londres. Sorprendentemente, los filamentos de actina del músculo cardíaco demostraron la clara ausencia de nebulina.
Los hallazgos revelan que cada repetición de nebulina se une con una subunidad de actina, lo que demuestra el papel de la nebulina como regla que gradúa la longitud de los filamentos de actina. Cada repetición de nebulina interactúa con cada subunidad de actina vecina, lo que explica su papel como estabilizador. Finalmente, los científicos proponen que la nebulina podría regular la unión de la actina y la miosina, y por lo tanto la contracción muscular, al interactuar con otra proteína llamada troponina.
Impulsados por su éxito reciente, el grupo ahora se concentrará en revelar la detalles estructurales de la regulación de la miosina, el filamento motor del músculo. Dichos hallazgos finalmente podrían ayudar a pintar la imagen completa de los intrincados detalles detrás de la contracción del músculo esquelético y del corazón.
La investigación fue publicada en Science.
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Los científicos obtienen la primera imagen 3D de alta resolución de la nebulina de proteína muscular Más información: Zhexin Wang et al, Estructuras de miofibrillas intactas revelan el mecanismo de regulación de filamentos delgados a través de la nebulina, Ciencia (2022). DOI: 10.1126/science.abn1934 Información de la revista: Science
Proporcionado por King’s College London Cita: Los científicos obtienen la primera imagen 3D de alta resolución de la proteína muscular (2022, 18 de febrero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-02-scientists-high-solution-3d-image-muscle-1.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.