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Investigadores de CIC bioGUNE han comprobado que los dos mecanismos tradicionales de unión de proteínas, los denominados 'encaje inducido' y la 'selección de las conformaciones' adecuadas, están más relacionados de lo que se pensaba, pudiendo pasar de uno a otro con pequeñas modificaciones en la proteína. El hallazgo ofrece nuevas posibilidades en el desarrollo de los biosensores que miden la glucosa en sangre y orina.
Hasta ahora la comunidad científica establecía dos mecanismos independientes de unión entre proteínas. Por una parte, un mecanismo denominado ‘encaje inducido’ donde la proteína adopta la forma del ligando durante el proceso de asociación. Por otra, la ‘selección de conformaciones’, es decir, de la misma forma que cada cerradura requiere de una llave con características definidas, la unión entre una proteína y su ligando se dará en función de que sus formas posibiliten este encaje.
Ahora, un equipo liderado por el investigador Óscar Millet de la Unidad de Biología Estructural de CIC bioGUNE ha desmontado este paradigma y plantea que ligeras modificaciones introducidas con ingeniería genética en las regiones bisagra que unen dos proteínas, son suficientes para alterar el propio mecanismo de unión. El estudio se ha publicado recientemente en el Journal of the American Chemical Society.
Los científicos han tomado como modelo dos proteínas de unión periplásmicas –están entre dos membranas– bacterianas. Estas proteínas se unen mediante un 'espectacular' cambio conformacional, donde se cierran dos 'dominios' en torno a una región bisagra. El proceso se asemeja al que desarrollan las plantas carnívoras para atrapar a los insectos entre sus dos lóbulos carnosos.
“El principal resultado de nuestro trabajo reside en demostrar que los mecanismos están íntimamente conectados y que se puede pasar del uno al otro tan solo introduciendo pequeñas modificaciones en la proteína”, afirma Óscar Millet.
Solo diferencias sutiles
“No solamente hemos entendido este mecanismo, sino que hemos visto que la diferencia entre encaje inducido y selección de conformaciones es muy sutil. Realmente, no son dos procesos independientes, sino que está todo conectado. La naturaleza siempre es sutil, y pequeñas variaciones en la composición química de la bisagra llevan de un mecanismo al otro”, añade el investigador.
“Este mecanismo está totalmente gobernado por la región bisagra hasta tal punto que intercambiando las bisagras mediante ingeniería genética también se produce el cambio de mecanismo: la llamada GGBP con la bisagra de la RBP actúa mediante encaje inducido y viceversa, la RBP con la bisagra de la GGBP une al sustrato mediante un mecanismo de llave y cerradura”, afirma Millet.
Los mecanismos de comunicación a nivel subcelular están basados en la interacción entre proteínas o entre la proteína con metabolitos y otros ligandos. Estos fenómenos permiten explicar la inmensa mayoría de las funciones de las proteínas en los organismos vivos pero para ello es imprescindible que cada proteína sepa exactamente a qué ligando se debe unir.
El científico también plantea las posibles aplicaciones del hallazgo: “La comprensión del mecanismo mediante el cual las proteínas periplásmicas atrapan la glucosa para introducirla en la célula abre la posibilidad de utilizar estas moléculas como biosensores”. Estos biosensores podrían ofrecer la posibilidad de medir la concentración de glucosa en fluidos distintos a la sangre, como por ejemplo la orina, lo que facilitaría el proceso y proporcionaría datos más fiables que los métodos tradicionales de medición de la concentración de glucosa en la sangre de los enfermos de diabetes.
Las técnicas que se emplean actualmente solo pueden dar una medida aproximada de la concentración de la glucosa en la sangre, debido a que hay muchas otras sustancias que la enmascaran. Por lo tanto, cualquier avance en la búsqueda de nuevos métodos de diagnóstico repercutirá en una mejora en el control de la enfermedad.
Medir la concentración de la glucosa es de gran importancia para los enfermos de diabetes, un transtorno crónico grave que afecta a más de 300 millones de personas en todo el mundo, 5 millones en España. Esta enfermedad metabólica está causada por la baja producción de la hormona insulina en el páncreas o por su inadecuado uso por parte del cuerpo. La insulina está implicada en el transporte de la glucosa al interior de las células, que la convierten en energia útil.
En los diabéticos, la escasa generación de insulina o el uso deficiente que su organismo hace de ella provoca un aumento excesivo de la concentración de la glucosa en la sangre, lo cual provoca numerosos síntomas como la fatiga, la pérdida de peso, neuropatías, problemas de visión e incluso, en los casos más extremos, la muerte.
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