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Descubren cómo las proteínas transportadoras rompen las barreras de las membranas celulares

Un estudio financiado parcialmente por la UE ha aportado nuevos datos sobre la estructura y el funcionamiento de las proteínas transportadoras, catalizadores que permiten que las sustancias atraviesen las membranas celulares. El equipo internacional de investigadores a cargo d...

Un estudio financiado parcialmente por la UE ha aportado nuevos datos sobre la estructura y el funcionamiento de las proteínas transportadoras, catalizadores que permiten que las sustancias atraviesen las membranas celulares. El equipo internacional de investigadores a cargo del estudio ha desvelado cómo las proteínas transportadoras pasan los compuestos químicos a través de las membranas celulares y, otro aspecto importante, cómo impiden el paso de otras sustancias. Este estudio, financiado a través del Sexto Programa Marco (6PM), se publicó en línea en la revista Science Express el 16 de octubre de 2008. El profesor So Iwata del Imperial College de Londres (Reino Unido) comentó que esta investigación desvela la función molecular precisa de una importante proteína de membrana. «Ahora sabemos cómo la proteína facilita el paso de la hidantoína a través de la membrana celular sin que ninguna otra sustancia acceda al interior», explicó. «Es probable que varias proteínas transportadoras de membrana utilicen este mismo mecanismo, incluso las del cuerpo humano [...]. Se trata de un paso importante hacia la comprensión de los procesos fundamentales que tienen lugar dentro de las células.» Según la opinión del profesor Peter Henderson de la Universidad de Leeds, coautor del estudio, este nuevo descubrimiento «permitirá a los químicos y a la industria farmacéutica diseñar y desarrollar fármacos para manipular su actividad y poder tratar a los pacientes». «El principal problema era producir cantidades suficientes de proteínas durante los estudios estructurales», comentó el profesor Henderson. Según explicó, el equipo ha desarrollado métodos para maximizar la expresión de las proteínas transportadoras de bacterias y lograr su purificación. «Esto permitirá a las proteínas mantener su actividad biológica», comentó. «De este modo podríamos crear una "tubería" para suministrárselas a los especialistas mediante una técnica denominada "cristalografía de proteínas" en la que se utilizan rayos X de intensidad muy elevada», añadió. Este tipo de rayos X se puede generar en la Instalación Europea de Radiación Sincrotrónica (ESRF) de Grenoble (Francia) y en la fuente nacional de luz sincrotrónica Diamond de Oxfordshire (Reino Unido). Según el informe, un grupo de investigadores del Departamento de Ciencias de la Vida del Imperial College de Londres visualizó la proteína transportadora Microbacterium permeasa de la hidantoína (Mhp1), que transporta las moléculas de hidantoína y permite que atraviesen una membrana que de otro modo sería infranqueable. La Mhp1 se encuentra en la membrana grasa que recubre las células bacterianas y, según el informe, la entrada de la Mhp1 permite la conversión de moléculas en aminoácidos. Éstos tienen un enorme valor económico, especialmente para la industria farmacéutica, debido a que se utilizan en la producción de complementos para alimentos y bebidas. El grupo de investigadores analizó la estructura de la proteína Mhp1 antes y después de la entrada de la molécula de hidantoína. Demostraron que la Mhp1 muestra su cara externa y proporciona a la hidantoína el punto de entrada que necesita para atravesar la barrera. Esta vía se cierra tras la molécula enlazada, impidiendo el paso a cualquier otra sustancia. Según los investigadores, la hidantoína se libera dentro de la célula una vez se abre la cara interna de ésta. El informe destaca que existen tres grandes grupos de transportadoras de membrana: el grupo primario, compuesto por proteínas transportadoras activas que utilizan energía proveniente de la luz, las reacciones redox o la hidrólisis de ATP para transportar sustancias; el grupo secundario, compuesto por proteínas transportadoras activas que hacen uso de la energía libre que se almacena en gradientes iónicos; y un tercer grupo, que facilita la difusión sin aporte energético. El equipo de investigadores comenzó a estudiar esta proteína hace ocho años, en colaboración con la empresa japonesa Ajinomoto Inc. El Dr. Shinichi Suzuki descubrió en un principio la función de la proteína Mhp1 en la Universidad de Leeds y el trabajo se ha patentado en Japón y en Estados Unidos. El estudio fue parcialmente financiado por el European Membrane Protein Consortium (E-MeP), una plataforma de investigación que se dedica al desarrollo e implantación de nuevas tecnologías que contribuyen a la comprensión de las enfermedades humanas relacionadas con las proteínas de membrana.