Dilucidan los principios para diseñar proteínas con características especiales

Las proteínas son moléculas esenciales para la vida: constituyen el 80% del núcleo y el citoplasma de las células, facilitan reacciones químicas y forman parte del sistema de defensa del organismo (anticuerpos). Un detalle importante es que su funcionalidad no sólo depende de los “ladrillos” (la secuencia de aminoácidos) que las conforman, sino también y muy especialmente de su estructura tridimensional.

Teniendo esto en mente, un equipo de la Universidad de Washington en Seattle, Estados Unidos, en el que participa el argentino Benjamin Basanta, se propuso describir los principios que dan lugar a ciertas características “geométricas” que allanarían el camino para el diseño de proteínas de interés. La investigación se publica esta semana en Science.

“Ahora que encontramos estas reglas, nuestra esperanza es aumentar el repertorio de proteínas naturales para crear funciones nuevas”, explica Basanta desde los Estados Unidos.

La modificación de proteínas naturales se realiza de varias maneras desde hace alrededor de 20 años, cuando se descubrió cómo generar mutaciones de forma sencilla y económica. “En este laboratorio del Departamento de Bioquímica de la universidad, en 2010 se hizo una búsqueda de la base de datos de todas las proteínas dilucidadas, pero aunque tengamos miles a veces uno no encuentra la que necesita –cuenta Basanta, recibido de biólogo en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA, y que se trasladó a Estados Unidos para hacer su doctorado–. Con estas reglas que permiten diseñarlas desde cero, se puede crear una cantidad que supera varias veces las que ya existen.”

Las reglas que este grupo logró revelar conciernen a un determinado tipo de estructura de las proteínas que son las “hojas plegadas Beta”.

“Tomamos muchas observaciones ya realizadas y que se consideraban anomalías, y analizamos sistemáticamente cómo influyen en la estructura de las hojas Beta –dice Basanta–. A grandes rasgos, lo que hicimos fue sistematizar los factores que determinan la curvatura. Antes de esto, el único tipo de hojas Beta que podíamos crear eran planas. No teníamos acceso a mucha de la variedad que exhiben las proteínas naturales. Ahora podemos crear cosas que se acercan a la naturaleza.”

¿Qué utilidades pueden tener proteínas con cavidades como las que describe este trabajo? Entre las que imaginan los científicos está “crear esponjas moleculares, que se unan a fármacos; por ejemplo, a un anticoagulante que es necesario sacar de circulación para disminuir su concentración efectiva en una situación de emergencia –sugiere Basanta–. También se ha pensado en hacer lo opuesto: utilizar estas esponjas para dejar que el fármaco salga de a poco.”

Y concluye: “ Esperamos que estos principios allanen el camino para el diseño de proteínas novedosas, en las que las cavidades y bolsillos sean diseñados para retener o detectar moléculas de interés, como hormonas, medicamentos o sustancias tóxicas”.

Por Nora Bär

• Ciencia

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