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Neutrons for Membrane Protein Structure, Interactions, and Assembly

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Descifrar la estructura de las proteínas de membrana

Las proteínas de membrana son importantes biomoléculas cuya estructura y función aún constituyen, en gran medida, un misterio sin resolver. Unos investigadores europeos emplearon técnicas como la resonancia magnética nuclear (RMN) en estado sólido y la dispersión de neutrones a ángulo pequeño (SANS) para hacer frente a esta situación.

Salud

La ventaja de emplear la RMN en estado sólido es la preparación directa y sencilla de la muestra y el hecho de que los estudios pueden realizarse en entornos fosfolipídicos relevantes desde el punto de vista biológico. Junto con métodos de dispersión de neutrones, estas técnicas podrían proporcionar información estructural de gran importancia sobre los agregados proteína-lípido. Los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea «Neutrons for membrane protein structure interactions, and assembly» (NEMPSIA) trabajaron con el objetivo de determinar las estructuras de los complejos peptídicos antimicrobianos, de los complejos lípido II-péptido y de las proteínas de membrana de bacteriófagos filamentosos. Estas biomoléculas fueron seleccionadas por su potencial importancia en el desarrollo de compuestos antibacterianos. Los complejos peptídicos antimicrobianos podrían ser empleados para desarrollar novedosos antibióticos y otros agentes bactericidas que no presenten el riesgo de desarrollar «superbacterias» resistentes a fármacos como la bacteria Staphylococcus aureus resistente a meticilina. El lipopéptido disponible comercialmente daptomicina es un ejemplo de este tipo de novedosos compuestos antimicrobianos. Los investigadores lograron caracterizar con éxito la estructura y las dinámicas de este agregado lipopeptídico empleando la SANS, microbásculas de cristal de cuarzo y experimentos de reflectividad de neutrones. Actualmente se están confeccionando dos manuscritos con los resultados de estos experimentos. La disrupción de la síntesis de la pared celular (CW) bacteriana es también una medida eficaz para combatir las infecciones bacterianas. El lípido II es un componente clave de la CW bacteriana, pero los datos disponibles sobre su estructura son limitados. Los investigadores idearon un protocolo y produjeron un lípido II marcado con deuterio para los estudios de reflectividad de neutrones, estando ya disponibles los datos preliminares. Las funciones celulares requieren la formación de complejos macromoleculares multicomponentes, pero aún no se conoce en detalle este proceso de ensamblaje. Los investigadores se propusieron estudiar el ensamblaje de la proteína mayor p8 de la cubierta bacteriana en el bacteriófago filamentoso denominado fago B5, asociado con bacterias gram positivas. Los investigadores lograron producir con éxito cantidades adecuadas del fago filamentoso B5 y tomaron imágenes de este empleando la microscopía electrónica. Las actividades del proyecto NEMPSIA han incrementado el conocimiento sobre la estructura, la interacción y el ensamblaje de determinadas proteínas de membrana y han favorecido el desarrollo de herramientas que son de gran utilidad para la investigación futura. Esto debería ser de gran valor en el diseño de fármacos antibacterianos que sean menos propensos a favorecer la aparición de cepas bacterianas resistentes a fármacos a lo largo del tiempo. Como resultado se reducirá considerablemente la pesada carga sanitaria asociada a estas cepas patógenas resistentes a fármacos.

Palabras clave

Proteínas de membrana, biomoléculas, resonancia magnética nuclear, dispersión de neutrones a ángulo pequeño, estructura de la proteína de membrana, complejos peptídicos antimicrobianos, lípido II, bacteriófagos, agentes bactericidas, resistencia farmacoló

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