Revelando los secretos mejor guardados de las proteínas

Revelando los secretos mejor guardados de las proteínas

Los científicos de Salk desarrollan un nuevo enfoque para identificar importantes funciones no descubiertas de las proteínas

LA JOLLA—En el entorno bullicioso de la célula, las proteínas se encuentran por miles. A pesar del alboroto, cada uno logra interactuar selectivamente con los socios correctos, gracias a regiones de contacto específicas en su superficie que aún son mucho más misteriosas de lo que cabría esperar, dadas décadas de investigación sobre la estructura y función de las proteínas.

Ahora, los científicos del Instituto Salk han desarrollado un nuevo método para descubrir qué contactos superficiales en las proteínas son críticos para estas interacciones celulares. El enfoque novedoso muestra que se pueden descubrir nuevas funciones esenciales incluso para proteínas bien estudiadas, y tiene implicaciones significativas para el desarrollo de fármacos terapéuticos, que depende en gran medida de cómo interactúan físicamente los fármacos con sus objetivos celulares. El documento apareció en la primera versión en línea de Genética a fines de noviembre, y está programado para su publicación en la edición impresa de enero de la revista.

"Este artículo ilustra el poder de esta metodología", dice el autor principal. Victoria Lundblad, titular de la Cátedra Ralph S. y Becky O'Conner. "No solo puede identificar actividades previamente no descubiertas para una proteína, sino que también puede identificar los aminoácidos exactos en la superficie de una proteína que realizan estas nuevas funciones".

Los aminoácidos son los componentes básicos de las proteínas. Su disposición lineal específica determina la identidad de una proteína, y los grupos de ellos en la superficie de la proteína sirven como contactos, regulando cómo esa proteína interactúa con otras proteínas y moléculas. Lundblad y sus colegas sospecharon que, a pesar de décadas de trabajo para descifrar los misterios de las proteínas, el alcance de este panorama regulatorio en la superficie de las proteínas había permanecido casi sin explorar. Hace mucho tiempo, su grupo descubrió inesperadamente uno de esos grupos de aminoácidos reguladores, mientras buscaba uno por uno a través de 300,000 células de levadura mutantes. Aunque ese trabajo abrió una nueva área de investigación en el campo de la biología de los telómeros, Lundblad estaba decidido a encontrar una metodología más sólida que pudiera descubrir rápidamente muchas más de estas superficies de proteínas inexploradas.

Ingrese a John Lubin, ahora estudiante de doctorado en el laboratorio de Lundblad, quien comenzó a trabajar con ella cuando era estudiante.

“Mi tarea era descubrir cómo buscar a través de 30 células de levadura mutantes, en lugar de 300,000 XNUMX, para descubrir nuevas actividades para una proteína”, dice Lubin, coautor del artículo. Timothy Tucey, el otro coautor principal, fue investigador postdoctoral en el grupo de Lundblad y ahora está en la Universidad de Monash.

Juntos recurrieron a una proteína llamada Est1, que Lundblad había descubierto en la levadura como investigador postdoctoral en 1989. Est1 es una subunidad de una proteína (una enzima) llamada telomerasa, que mantiene las cubiertas protectoras en los extremos de los cromosomas (conocidos como telómeros). ) de quedar demasiado corto. Como la primera subunidad de la telomerasa que se descubrió, Est1 ha sido objeto de un estudio intensivo por parte de muchos grupos de investigación.

El enfoque del equipo de Salk implicó la introducción de un conjunto pequeño, pero personalizado, de mutaciones en las células de levadura que interrumpirían selectivamente los contactos superficiales en la proteína Est1 de las células. Luego, el equipo analizó las células para ver qué efecto, si es que tenían alguno, tenían las diversas mutaciones. Las anomalías resultantes de una mutación específica sugerirían cuál fue el papel de la versión no mutada. Para hacerlo, utilizaron un truco genético, inundando las células con cada proteína mutante y buscando la rara proteína mutante que podría interferir con la función celular, ya que su trabajo anterior había demostrado que esto se dirigiría preferentemente a la superficie de la proteína.

El equipo de Lundblad descubrió cuatro funciones para Est1 a través de este enfoque. Los científicos encontraron que el deterioro de cualquiera de estas cuatro funciones por mutaciones en los aminoácidos de superficie de Est1 dio como resultado células que tenían telómeros críticamente cortos, lo que indica roles específicos para los contactos de Est1 en el complejo de la telomerasa.

“Lo que nos entusiasma de esta técnica es que se puede aplicar a numerosas proteínas”, dice Lundblad. "En particular, muchos medicamentos terapéuticos se basan en poder acceder a una ubicación muy específica en la superficie de una proteína, que sospechamos que puede descubrirse con este método".

Usando este enfoque, su equipo ya ha descubierto nuevas funciones para un conjunto de proteínas que regulan la estabilidad del genoma, y ​​también ha solicitado subvenciones que financian la investigación de objetivos farmacológicos.

El trabajo fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias, la Fundación Rose Hills y el Centro Glenn para la Investigación del Envejecimiento.