La importancia de salirse de la norma: las proteínas dúctiles

Por Inmaculada Yruela (CSIC)*

A mediados del siglo XX se pensaba que las proteínas que no podían adoptar una determinada organización espacial y una estructura definida no podían realizar una función. Pero, a veces, los fenómenos que no encajan con el paradigma dominante del momento acaban convirtiéndose en la pieza central de un nuevo paradigma. Este es el caso de algunas observaciones que se hacían en el campo de la biología molecular a finales del siglo XX: las proteínas dúctiles o conocidas en inglés como Intrinsically Disordered Proteins (IDPs). Este tipo de proteínas, lejos de haber sido olvidadas por la comunidad científica debido a lo irregular y desordenado de su estructura, son cada día más populares gracias a su carácter moldeable y flexible (dúctil) y al papel que juegan tanto en los procesos de desarrollo y adaptación de los organismos a los cambios medioambientales como en la aparición de enfermedades como el cáncer, el Alzheimer, el Parkinson o la diabetes, entre otras.

Ejemplo de una proteína compacta y estructurada con varios módulos. Cada módulo se representa en un color diferente. Fuente: RCSB Protein Data Bank (https://www.rcsb.org) PDB 2VGB (Valentini et al. 2002)

Ejemplo de proteína compacta y estructurada con varios módulos. Cada uno en un color diferente. / Fuente: RCSB Protein Data Bank – PDB 2VGB (Valentini et al. 2002)

Desde los años sesenta del pasado siglo podemos explicar muchas de las propiedades de las proteínas, incluyendo su funcionamiento. Esto se consigue mediante el conocimiento de sus estructuras tridimensionales obtenidas a partir de la cristalografía y la difracción de rayos X. El año 1962 marcó un hito a este respecto cuando se concedió el premio Nobel en Química a John Kendrew y Max Perutz, investigadores que resolvieron las primeras estructuras de proteínas. Se trataba de dos proteínas humanas esenciales: la hemoglobina de los glóbulos rojos de la sangre y la mioglobina de los músculos. Actualmente, el número de estructuras resueltas se acerca a las 150.000, la mayoría en humanos y animal bovino.

A finales del siglo XX se observó que algunas proteínas escapaban de estos procedimientos experimentales, no pudiéndose resolver sus estructuras con las técnicas disponibles. Sin embargo, en los últimos veinte años las investigaciones han sido decisivas en este terreno para establecer que, en contra de lo aceptado en el pasado siglo, las proteínas no requieren adoptar formas rígidas y bien estructuradas en el espacio tridimensional para realizar sus funciones en la célula, sino que, por el contrario, la flexibilidad y la ductilidad en las proteínas es una propiedad que a menudo resulta crucial para su funcionamiento. Las proteínas dúctiles son esenciales para el ciclo celular, para la señalización celular y la regulación de los genes y las proteínas. Se considera que pueden haber desempeñado un papel clave durante la formación de los organismos multicelulares y la evolución.

Ejemplo de una proteína dúctil con un módulo estructurado (verde) y un módulo flexible (rojo). Fuente: RCSB Protein Data Bank (https://www.rcsb.org) PDB 2ME9 (Follis et al. 2014).

Ejemplo de proteína dúctil con un módulo estructurado (verde) y un módulo flexible (rojo). / Fuente: RCSB Protein Data Bank – PDB 2ME9 (Follis et al. 2014)

Se estima que, por ejemplo, en los animales, humanos y plantas, más de una tercera parte de las proteínas se hallan total o parcialmente desestructuradas, es decir, son proteínas que carecen, en su conjunto o en alguna de sus partes, de una estructura tridimensional estable en condiciones fisiológicas, aunque realizan importantes funciones biológicas. Por tanto, las proteínas no son entidades estructuralmente tan homogéneas como se pensaba, dado que presentan un nivel relevante de heterogeneidad. De esta manera, la estructura de una proteína no ha de considerarse como algo rígido, sino como algo dinámico. La transición entre diferentes formas, llamados estados conformacionales, que transcurre por estados sucesivos de completa estructuración y diferente grado de desestructuración, es necesaria para el reconocimiento y la interacción entre biomoléculas y para una función óptima.

Las proteínas con regiones dúctiles facilitan muchos procesos biológicos en la célula. Sin embargo, a menudo, la falta de organización estructural o plegamiento da lugar a la formación de agregados, que pueden acumularse en los órganos y tejidos del organismo dando lugar a ciertas enfermedades. Las características singulares de las proteínas dúctiles también hacen que su protagonismo trascienda a otras disciplinas científicas, tales como la medicina regenerativa, la nanotecnología, la agricultura o la tecnología de alimentos. El futuro que se abre en estos campos es estimulante y prometedor.

 

* Inmaculada Yruela Guerrero es investigadora en la Estación Experimental de Aula Dei (CSIC). Es autora del libro Las proteínas dúctiles (2016) en la colección ¿Qué sabemos de? (Editorial CSIC – Los Libros de la Catarata) y del espectáculo artístico-científico de danza, música y ciencia Molecular Plasticity: la relevancia de las proteínas dúctiles, producido en colaboración con la Ciència Al Teu Món y con la ayuda de la FECYT. Molecular Plasticity recorrerá distintos espacios abiertos a la divulgación científica en el territorio español.

4 comentarios

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    Gracias por el artículo.

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    14 enero 2019 | 11:18

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    14 febrero 2019 | 11:44

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