La doctora Laura Mariño Pérez, investigadora del grupo en Reactividad Molecular y Diseño de Fármacos de la UIB - Foto: A.COSTA/UIB
La revista Nature ha publicado un estudio internacional, con participación del grupo de investigación en Reactividad Molecular y Diseño de Fármacos, del Departamento de Química de la UIB, que aporta información clave para estudiar la dinámica de las proteínas. Las proteínas con una estructura determinada tienen una diversidad de funciones.
El plegamiento en que se dispone esa estructura es esencial para que cada proteína pueda llevar a cabo sus funciones biológicas correctamente. Por ello, uno de los retos de la comunidad científica es ampliar el conocimiento que se tiene sobre los diversos procesos que ocurren en las proteínas.
Entre esos procesos se encuentran los movimientos rápidos de rotación que experimentan los aminoácidos aromáticos localizados en el interior de este tipo de proteínas. Éste ha sido precisamente el objeto de estudio de una investigación internacional, en la que ha participado la UIB y que ha publicado recientemente la prestigiosa revista científica Nature.
La autora de la investigación es la doctora Laura Mariño Pérez, investigadora del grupo en Reactividad Molecular y Diseño de Fármacos de la UIB, realizada en el marco de una estancia postdoctoral en el Instituto de Biología Estructural (Grenoble, Francia) con investigadores de ese centro del la Centro médico del suroeste de la Universidad de Texas (Dallas, Estados Unidos).
Las proteínas con una estructura definida normalmente presentan en su interior aminoácidos aromáticos, como son las tirosinas, fenilalaninas o triptófanos. Estos residuos se encargan de estabilizar la estructura de la proteína a través de interacciones con los aminoácidos de alrededor, lo que es importante: la función de una proteína depende de su estructura.
Estudios realizados con resonancia magnética nuclear (RMN) en los años 80 demostraron que estos aminoácidos aromáticos pueden realizar rotaciones de 180° sin afectar al plegamiento proteico. Con el tiempo se ha sugerido que el espacio necesario para que la rotación se lleve a cabo se crea gracias a movimientos proteicos a gran escala.
Se los denomina movimientos de respiración (breathing motions), ya que simulan que la proteína respira (la su estructura aumenta y disminuye periódicamente de volumen como cuando nuestro pecho se mueve al inspirar y expirar). Estos movimientos son rápidos y, en un principio, no afectan al plegamiento global de la proteína.
A pesar de haber demostrado su existencia, los detalles estructurales de estos movimientos no se han podido describir debido a las dificultades para estabilizar los intermedios o estados de transición asociados a las rotaciones de los anillos aromáticos. El estudio ha mostrado los cambios estructurales asociados a la rotación de un anillo aromático.
Este anillo es el de una tirosina que se encuentra en el interior de un dominio SH3, una proteína de 60 aminoácidos con una estructura definida. Mediante el uso de la RMN, se mostró que la cadena lateral de la tirosina gira hacia un estado minoritario y poco poblado, pero energéticamente más favorable debido a la disminución de las interacciones estéricas.
A través de un análisis de las secuencias de los diferentes dominios SH3 humanos disponibles, se han diseñado mutaciones en la proteína que estabilizan este estado minoritario, de modo que se ha podido capturar y observar su estructura mediante cristalografía de rayos X.
Se ha podido ver que, durante la transición entre el estado mayoritario y el estado minoritario, se genera un volumen en torno a la tirosina estudiada, lo que posibilita la rápida rotación de 180° de su anillo aromático. Así, los resultados obtenidos aportan información estructural sobre los movimientos proteínicos asociados a las rotaciones de anillos aromáticos.
También muestran la influencia del entorno local de la proteína en las conformaciones de las cadenas laterales de los aminoácidos que la forman. Este descubrimiento tiene implicaciones tanto para el diseño de proteínas como para la predicción de su estructura, dado que pone de manifiesto que, incluso pequeñas alteraciones en el delicado equilibrio de las interacciones que estabilizan el núcleo hidrofóbico de las proteínas, pueden dar puesto a importados cambios en su estructura.
