Un equipo internacional de científicos liderados por la Universidad de Washington (UW) en Seattle ha descifrado las reglas clave sobre cómo las proteínas forman estructuras parecidas a bolsillos, son esenciales para muchas funciones clave. El descubrimiento permite diseñar proteínas a medida.
Estas proteínas artificiales a medida pueden imitar las acciones de proteínas naturales. Esta nueva tecnología biomédica permite además diseñar nuevas proteínas desde cero, diferentes a cualquiera que se encuentre en la naturaleza, capaces de realizar funciones totalmente nuevas.
Actualmente, los científicos que tratan de diseñar una nueva proteína para actuar sobre una molécula particular suelen reutilizar proteínas naturales, aunque esta estrategia, que era la disponible hasta el momento, tiene varias limitaciones. El nuevo descubrimiento permite superar estas limitaciones.
El primer autor del estudio, Enrique Marcos, actualmente en el laboratorio de Modesto Orozco del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona), explica que «esta nueva estrategia nos permitirá depender menos de las proteínas naturales y diseñar proteínas con potencialidad”.
Esta potencialidad –añade el científico –se refleja en la posibilidad de desarrollar nuevas pruebas de diagnóstico y tratamientos, o para propósitos biotecnológicos, como catalizar reacciones para conseguir procesos industriales más eficientes, como primeras aplicaciones de los nuevos procedimientos.
Según David Baker, director del Instituto de Diseño de Proteínas de la UW, que dirigió la investigación, «este enfoque permitirá afinar el tamaño y la forma de esos ‘bolsillos’ para que las proteínas diseñadas a medida se pueden unir y actuar sobre una molécula específica, proceso llamado ‘unión de ligando’”.
Las proteínas están formadas de cadenas de aminoácidos que se pliegan en una forma compacta que determina su función. El equipo estudió las estructuras que se forman cuando cadenas dentro de la misma proteína se alinean una junto a otra para crear unas estructuras laminares, llamadas hojas β.
En muchas proteínas naturales, estas hojas β se doblan para formar cavidades (los mencionados “bolsillos”) que se unen a las moléculas diana implicadas en muchos procesos celulares. Los científicos identificaron las propiedades clave en la secuencia y orientación de los aminoácidos.
Esas propiedades determinan cómo las hojas β se pliegan y se curvan. Una vez identificadas estas características, los investigadores muestran que es posible diseñar computacionalmente estructuras de proteínas y producirlas experimentalmente con alta precisión.
Dichas proteínas forman cavidades (o “bolsillos”, como se han denominado para que se entienda su forma) con una variedad de formas y tamaños y demuestran que son altamente estables, capaces de tolerar altas temperaturas, lo que es esencial para la ingeniería de nuevas funciones.
