Un estudio comunitario sobre proteínas transportadoras depara un descubrimiento sin precedentes
Un equipo de investigadores financiados con fondos comunitarios se ha convertido en el primero en desentrañar la conformación de una proteína transportadora en sus tres estados estructurales principales. Las proteínas transportadoras se encargan de acarrear sustancias desde y hacia el interior de las células, y los hallazgos de este trabajo, publicados en la revista Science, podrían conducir al desarrollo de nuevos fármacos para diversas enfermedades y afecciones. El apoyo comunitario recibido por esta investigación provino del proyecto E-MEP («Proyecto europeo sobre proteínas de membrana»), financiado por medio del área temática «Ciencias de la vida, genómica y biotecnología aplicadas a la salud» del Sexto Programa Marco (6PM), y del proyecto EDICT («Iniciativa farmacológica europea sobre canales y transportadores»), financiado a través del tema «Salud» del Séptimo Programa Marco (7PM). Las proteínas transportadoras trasladan moléculas a través de las membranas celulares alternando entre tres conformaciones distintas. La primera conformación se caracteriza por una cavidad abierta «hacia fuera» (outward-facing) en la que penetra un compuesto que se une a un punto de enlace. A continuación la proteína pasa a una segunda conformación cerrada mediante la que dicho compuesto queda atrapado en el interior de la proteína. Por último, el transportador cambia de nuevo su conformación y abre una nueva cavidad en el interior de la célula. El sistema puede describirse como una puerta interceptora (kissing gate), es decir, la cavidad está abierta por un costado o por el otro, pero nunca por ambos a la vez a modo de canal directo que atravesara la proteína. En el organismo existen miles de proteínas transportadoras, y su estudio resulta extremadamente complejo. Dado que se descomponen en el agua, resulta muy difícil purificarlas y cristalizarlas, y aunque se logre producir cristales de gran calidad, para desentrañar su estructura se necesitan muchos meses de trabajo. Hasta ahora nadie ha conseguido dilucidar las tres conformaciones de una misma proteína, y por eso las nociones que se poseen sobre el funcionamiento del sistema al completo se han fundamentado en observaciones realizadas en distintas proteínas. «Los modelos anteriores nos ofrecían una comprensión genérica de su mecanismo de funcionamiento, pero insuficiente para el desarrollo de fármacos», señaló el profesor Peter Henderson, de la Universidad de Leeds (Reino Unido). «El objetivo de los investigadores dedicados a este campo siempre ha sido observar el mecanismo de principio a fin en una misma proteína.» El estudio referido, en el que participaron científicos de Japón y Reino Unido, se centró en Mhp1 (Microbacterium hidantoína permeasa 1), la proteína responsable de transportar unas moléculas denominadas hidantoínas al interior de las células, donde se convierten en aminoácidos, los elementos fundamentales de las proteínas. Los defectos en Mhp1 y en proteínas transportadoras relacionadas se han asociado a diversas enfermedades, entre ellas a afecciones neurológicas y renales y al cáncer. Este mismo equipo de científicos ya publicó un artículo sobre la conformación abierta hacia afuera y la conformación ocluida en la revista Science en 2008. Este trabajo reciente explica la conformación abierta hacia dentro (inward-facing) de Mhp1. Sus hallazgos ofrecen datos nuevos sobre el modo en que la proteína cambia entre las tres conformaciones. «Esta tercera conformación completa el panorama. Ahora conocemos con gran detalle el mecanismo de "acceso alternativo" de Mhp1», explicó el Dr. Alexander Cameron, del Departamento de Biociencias Moleculares del Imperial College de Londres (Reino Unido). «Además, inesperadamente, descubrimos que las conformaciones son similares en numerosas proteínas transportadoras que antes creíamos que eran diferentes, por tanto confiamos en que nuestro modelo facilite y acelere los progresos de otros investigadores del resto del mundo.» Concretamente, los autores esperan que la comprensión del mecanismo que rige el funcionamiento de las proteínas transportadoras ayude a la comunidad científica a utilizarlas para introducir medicamentos en células. Los científicos del proyecto EDICT ya están aplicando estos nuevos conocimientos relacionados con el mecanismo de Mhp1. «Hemos encontrado unos veinte compuestos que coinciden con el punto de unión de la Mhp1, y hemos constatado que el enlace se produce en tres de ellos. Creo que nos adentramos en una época de descubrimientos apasionantes», indicó el profesor Henderson, quien también coordina el proyecto EDICT. Ahora estos investigadores pretenden estudiar qué inicia en concreto el cambio de conformación de la proteína. «Ha tenido que pasar mucho tiempo para llegar hasta este punto, más de diez años, pero lo cierto es que la ciencia más compleja precisa paciencia. Nos encontramos en un punto en el que la investigación básica se convierte en aplicaciones útiles», señaló el profesor Henderson. «Es lo mejor que he vivido en toda mi carrera académica.»
Países
Japón, Reino Unido