La proteína p53 relacionada con el cáncer, observada en acción: más orden del esperado
Dinámica de las proteínas a cámara lenta y en time-lapse: una nueva herramienta para la investigación de enfermedades
Anuncios
El cáncer se produce cuando las células se dividen de forma descontrolada y desplazan a las células sanas. Los supresores tumorales constituyen una importante defensa contra este proceso. Como inhibidores moleculares del crecimiento, evitan que las células sanas se conviertan en cancerosas. Una proteína clave entre ellas es la p53, también conocida como la «guardiana del genoma». Si la p53 detecta errores en el ADN de una célula, impide que esta se divida. Si el ADN sufre un daño irreparable, la p53 desencadena la muerte celular. Para llevar a cabo estas tareas, la proteína interactúa con muchas otras proteínas. Sin embargo, si la p53 se ve inhibida o alterada, las células continúan dividiéndose a pesar del daño, y se desarrolla un tumor. Más de la mitad de todos los tumores están asociados a un fallo de la p53 a la hora de cumplir correctamente su función dentro de las células.
Orden frente a desorden: dos clases de proteínas
Al igual que todas las proteínas, la p53 está formada por una larga cadena de aminoácidos. Mientras que alrededor del 70 % de las proteínas humanas adoptan una estructura tridimensional bien ordenada que les permite desempeñar su función celular, la p53 pertenece al 30 % restante que carece de una estructura fija. Estas proteínas son flexibles, forman en parte cadenas enredadas y cambian constantemente su forma tridimensional. Por ello, se denominan proteínas intrínsecamente desordenadas (IDP).
Dinámica de las proteínas en múltiples escalas temporales, que abarcan siete órdenes de magnitud
Las proteínas son muy pequeñas y se mueven con extrema rapidez. Lo mismo ocurre con la p53. Sin embargo, algunos cambios estructurales de la p53 tardan más en completarse, mientras que otros lo hacen en menos tiempo. Para comprender plenamente todos los movimientos internos de esta proteína oncológica en acción, es necesario, por tanto, seguir su dinámica a lo largo de una amplia gama de escalas temporales muy diferentes.
Un equipo de investigadores dirigido por Helmut Grubmüller y Christian Griesinger, del Instituto Max Planck de Ciencias Multidisciplinares (MPI-NAT) de Gotinga (Alemania) han visualizado ahora, por primera vez, cómo la proteína p53 cambia dinámicamente a lo largo de escalas de tiempo que abarcan siete órdenes de magnitud: desde los picosegundos (una billonésima de segundo) hasta los microsegundos (una millonésima de segundo), que transcurren de forma comparativamente lenta. Descubrieron una dinámica estructural mucho más diversa y compleja de lo que se pensaba: dependiendo de la escala de tiempo en la que se observara la p53, la proteína mostraba una dinámica muy diferente.
«Un segundo en la vida de un ser humano equivale a una billonésima de segundo para una proteína. Para explicarlo en términos cotidianos, imagina una zona peatonal», explica Helmut Grubmüller, director del Departamento de Biofísica Teórica y Computacional del MPI-NAT. «En tiempo real, ves a la gente caminando por las calles. Si grabas con un time-lapse 1 000 veces más rápido, las personas parecen moverse tan rápido que se vuelven borrosas, y se hacen visibles procesos 1 000 veces más lentos, como una obra que surge y desaparece o un festival que se desarrolla. Un time-lapse aún más extremo, con una compresión adicional de 1000 veces, revela procesos aún más lentos, como la construcción de casas enteras. La situación es similar con la p53. Siguiendo esta analogía: hasta ahora, solo sabíamos de los peatones; ¡las obras, los festivales y la construcción de casas nos resultaban invisibles!».
Se ha cerrado la brecha de observación
Hasta ahora no existía ningún método que permitiera observar una proteína en acción simultáneamente a cámara lenta y en time-lapse durante períodos de tiempo tan prolongados. En un proyecto de investigación de diez años, los equipos dirigidos por Griesinger y Grubmüller han desarrollado ahora un método que lo hace posible. Utilizaron simulaciones de dinámica molecular en ordenadores de alto rendimiento para seguir las estructuras de la p53; estas predicciones se confirmaron posteriormente de forma experimental mediante espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) de alta resolución.
«Uno de los factores clave de nuestro éxito fue tener acceso en el instituto a un espectrómetro de RMN con una frecuencia de 1,2 gigahercios, que es uno de los quince más potentes del mundo», afirmó Supriya Pratihar, una de las dos coautoras principales del artículo publicado en la revista *Nature Communications*. Solo este espectrómetro de RMN, que supera los límites tecnológicos actuales, proporcionó la resolución y la sensibilidad suficientes para detectar incluso estructuras transitorias que son esenciales para la función de la proteína p53.
Estructuras más estables de lo esperado
«La p53 nos sorprendió al formar estructuras tridimensionales estables incluso sin una proteína de unión. Estas tardan mucho tiempo en formarse y tienen una vida extremadamente corta. Por eso se habían pasado por alto en los experimentos hasta ahora», afirma Dániel Szöllösi, también autor principal del estudio.
Los investigadores identificaron más de 50 estructuras tridimensionales diferentes. «Para desempeñar sus funciones dentro de la célula, la p53 debe interactuar con una amplia variedad de proteínas. La variedad de sus estructuras podría ser crucial para su capacidad de unirse a un número tan elevado de proteínas», afirma Griesinger, director del Departamento de Biología Estructural Basada en RMN del instituto. «En la lucha contra el cáncer, comprender la dinámica de estas estructuras podría ayudar a desarrollar fármacos dirigidos contra la p53».
Una herramienta para estudiar otras proteínas desordenadas
Estos nuevos hallazgos también podrían contribuir a la investigación sobre otras enfermedades: las proteínas desordenadas (IDP) desempeñan un papel fundamental en enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y el Parkinson. Con su trabajo, los investigadores proporcionan una valiosa herramienta para investigar este tipo de proteínas desordenadas y revelar su dinámica estructural, hasta ahora desconocida.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
