Revista de Divulgación Científico-Tecnológica del Gobierno del Estado de Morelos

Las proteínas Mystique de nuestras células

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Seguramente has oído hablar de Mystique, un personaje de los X-men que tiene la capacidad de cambiar de apariencia. ¿Te imaginas poder tener moléculas con un comportamiento similar al de Mystique dentro de nuestras células y lo que pasaría? Resulta que hace aproximadamente cuatro décadas, se descubrió que esta cualidad de cambiar de apariencia y/o forma no es del todo ficticia dentro del mundo de las proteínas.

Nuestras células contienen, entre muchas otras cosas, moléculas llamadas proteínas, las cuales participan en múltiples funciones como catalizadores, motores, andamios e interruptores lógicos. Cada una de estas proteínas está compuesta por una cadena de aminoácidos que dicta la estructura tridimensional que deben adoptar.

Abordando un poco de historia, en 1973 se argumentó que la estructura de las proteínas era única y estable, es decir, debían presentar una estructura bien definida (similar a una estructura de roca) para poder llevar a cabo sus funciones, como lo que sucede con una llave y su cerradura. Incluso se pensaba que toda cadena de aminoácidos que no pudiera ordenarse de forma estable carecía de función.

Sin embargo, se descubrió que algunas proteínas pueden adoptar estructuras que no están bien definidas, es decir, una sola proteína puede adoptar diferentes estructuras dependiendo de su función y de la interacción que establezca con otras proteínas. Estas proteínas son conocidas como intrínsecamente desordenadas (IDPs), y son muy similares a una sopa de espagueti, como se puede observar en la figura 1.

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Dentro de la base de datos de proteínas PDB (www.rcsb.org), encontramos proteínas ordenadas como la Cre recombinasa, en la que pueden observar que la estructura está formada por serpentinas en forma de hélices, y que éstas se apilan unas sobre otras, formando una pelota; y parcialmente ordenadas como E1A, en la que hay menos serpentinas, y no se apilan entre ellas. E1B es una sección desordenada de una proteína más grande, cuya estructura fue obtenida por una simulación de dinámica molecular; en este caso, no hay serpentinas (Fig. 1).

Mystique cambia su apariencia para que pueda establecer algún tipo de interacción con sus enemigos y/o aliados. Lo mismo ocurre con las IDPs, que necesitan que haya un cambio en su estructura para establecer una interacción con otras moléculas. Esto permite a estas proteínas comportarse como Mystique.

Además, resulta que son estructuras muy flexibles y les gusta interactuar con el agua; esto se debe a su composición de aminoácidos, ya que son ricas en aminoácidos polares y en aminoácidos que promueven el desorden. La estructura que adoptan las IDPs, a diferencia de Mystique, se mantiene poco tiempo, ya que están en continua transición de un estado a otro, esperando interactuar con sus moléculas de interés.

Estas distintas estructuras son lo que les permite a las IDPs establecer interacciones específicas y fuertes con otras moléculas. Sin embargo, ¿te imaginas como es el proceso del cambio conformacional e interacción de estas proteínas?

El cambio conformacional en IDPs puede ocurrir antes o después de la interacción. Si piensas en tus manos, la forma que adoptan depende de la tarea a realizar: es distinta para tomar un lápiz que para saludar, por ejemplo. Si el cambio conformacional ocurre antes de la interacción, lo que hay que imaginar es a tus manos probando todas las formas posibles en las que pueden ponerse, y luego elegir la que es útil para tomar el lápiz. Si ocurre después de la interacción, es el lápiz el que instruye a la mano cómo debe ponerse.

Las IDPs pueden utilizar uno de estos dos mecanismos o ambos, y dependerá de la naturaleza de ambas moléculas para establecer la interacción. Además, existen los complejos difusos y se refiere a las IDPs que, a pesar de que se unen a su molécula de interés, no son capaces de adoptar una estructura ordenada. Aquí es útil imaginarse el tentáculo de un pulpo, lleno de ventosas. Mientras varias ventosas estén agarrando un objeto, no importa realmente cuáles ventosas se usen, y por lo tanto puedo generar varias fotos del tentáculo agarrando con igual fuerza a un objeto.

Estas proteínas se han vuelto famosas en la biología estructural, debido a que hoy en día se sabe que la mayoría de los organismos presentan IDPs para establecer algunas de sus funciones vitales. Ejemplos de éstas son el control del ciclo celular, la traducción de proteínas y la transcripción de genes; sin embargo, también tienen su lado obscuro, ya que se han asociado a cáncer y a enfermedades cardiovasculares y neurodegenerativas.

No obstante, estudiarlas es todo un reto. Resulta difícil poder tomarles una foto por cristalografía de Rayos X y saber cómo son, debido a que presentan movimientos muy rápidos para adoptar diferentes estructuras y por lo tanto no forman cristales. Sin embargo, existen diferentes técnicas experimentales y computacionales para poder analizarlas, entre las que se encuentran la Resonancia Magnética Nuclear (RMN), el dicroísmo circular (CD), la dispersión de rayos X a bajo ángulo (SAXS) y las simulaciones de dinámica molecular (DM).

En el Laboratorio de Dinámica de Proteínas del Centro de Investigación en Dinámica Celular de la UAEM, trabajamos con IDPs a través de DM, usando computadoras como microscopios para observar las estructuras que adoptan y conocer más sobre los mecanismos de interacción que establecen con otras moléculas, y así entender los procesos fisiológicos y patológicos en los que participan.


M. en M.M. Teresa Hernandez Segura / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.,
M. en C. Marco Antonio Ramírez Martínez / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.,
Dra. Carmen Nina Pastor Colón / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.,

Centro de Investigación en Dinámica Celular de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos