Los avances tecnológicos en el campo de la microscopía electrónica están permitiendo el avance en el conocimiento de elementos del organismos humano implicados en algunas enfermedades, como son el alzhéimer o el cáncer.
Esto es lo que hecho un equipo de investigadores españoles con un subgrupo de proteínas, de la familia HAT, que son esenciales para la vida, ya que transportan aminoácidos a través de la membrana celular.
Tal y como explican en un estudio publicado hoy en la revista «Proceedings of the National Academy of Sciences» (PNAS), dicha especialización determina su implicación en funciones específicas, como el crecimiento celular o funciones neuronales, y consecuentemente en enfermedades relacionadas como el cáncer o patologías neurodegenerativas como la
enfermedad de Alzheimer.
El equipo de investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) y del Instituto de Investigaciones Biomédicas (IRB Barcelona), ha empleado tecnologías estructurales de alta resolución como la microscopía crioelectrónica, combinada con el modelado computacional y el diseño de mutantes de estas proteínas para observar con detalle atómico la estructura de uno de los miembros de esta familia de proteínas y descifrar su función.
Los resultados del estudio muestran cómo solo unos pocos residuos, ubicados en regiones definidas, de esta familia de proteínas seleccionan los aminoácidos específicos a los que se unirán y, por lo tanto, son responsables de que la proteína participe en funciones fisiológicas específicas.
Los investigadores, gracias a esta información, tratan ahora de encontrar nuevas terapias y herramientas de diagnóstico para enfermedades que involucran a la familia HAT de proteínas transportadoras, con un interés particular en aquellas condiciones que plantean serios problemas de salud, como el cáncer y trastornos neurodegenerativos como la enfermedad de Alzheimer.
En este trabajo, utilizando microscopía crioelectrónica, se ha podido visualizar la estructura de un miembro de la familia HAT a resolución atómica y determinar la bolsillo donde estas proteínas se unen a los aminoácidos, así como los detalles del mecanismo por el cual se produce este reconocimiento.
Los resultados, aseguran los científicos, permitirán ahora dirigirse a compuestos que puedan actuar sobre regiones específicas de estas proteínas, y gestionar los trastornos en los que participan, como el cáncer y enfermedades neurodegenerativas como el alzhéimer.
Sabemos, explica Manuel Palacín, de l IRB Barcelona, catedrático de la Universidad de Barcelona y jefe de Unidad del CIBERER, que hay «mutaciones en HAT dan lugar a pérdida de función causan aminoacidurias, autismo, o contribuyen a enfermedades multifactoriales como persbiacusia o cataratas. Por el contario, la sobreexpresión de otros HAT aportan una ventaja metabólica a células cancerosas».
Por ello, añade, las terapias serían diferentes: «en el primer caso se necesitan fármacos que aumenten su expresión y en el segundo caso se buscarían inhibidores».
Todo el desarrollo que se está realizando en el conocimiento estructural de estas proteínas por criomicrocopía electrónica esta favoreciendo el diseño inteligente de este tipo de moléculas.
La visualización de la estructura molecular de las proteínas ha dado un paso de gigante hacia lo que hoy conocemos como la edad de oro de las estructuras 3D. Esta nueva tecnología, que ganó el Premio Nobel de Química en 2017, no solo ha servido para observar procesos biológicos como nunca antes, sino que también está contribuyendo a acelerar el desarrollo de nuevos compuestos y fármacos de interés para tratar el cáncer y otras enfermedades humanas.
«Aunque la técnica lleva décadas entre nosotros, desarrollos espectaculares de los últimos años tanto en hardware como en software permiten ahora utilizar estas imágenes del microscopio para determinar la estructura de proteínas y otras moléculas biológicas a resolución atómica, esto es, con capacidad de determinar la posición en el espacio de todos los átomos que forman la molécula», comenta a ABC Salud Llorca.
Por ejemplo, gracias a la crio-microscopía electrónica «hemos podido conocer la estructura de proteínas claves del virus responsable del Covid-19 poco tiempo después de identificarse el virus, y esto ha contribuido de manera importante al conocimiento del virus».
Fuente: ABC
