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Estirando las proteínas al límite

El plegado de proteínas en las células es un proceso importante. Si no se realiza correctamente, puede crear una proteína disfuncional que cause estragos, como ocurre en la enfermedad de Alzheimer.

Salud

El proyecto financiado con fondos europeos FORCEPROT (Conformational dynamics of single molecules under force) estudió cómo recuperan las proteínas su estructura original después de estirarse. Utilizando una técnica recién desarrollada de espectroscopia de fuerza monomolecular «force-clamp», los científicos investigaron el paisaje de energía libre de una proteína plegada individual. En los dos primeros años de FORCEPROT, los investigadores montaron un nuevo laboratorio en el King's College de Londres. Los espectrómetros que alberga pueden alcanzar una fuerza de dos piconewtons, que es la fuerza necesaria para romper algunos enlaces clave de la proteína. La resolución visual alcanzada se sitúa por debajo del nanómetro, una milmillonésima de metro. Para completar la configuración del proyecto, los integrantes de FORCEPROT utilizaron un laboratorio de biología molecular existente en King's College para llevar a cabo la síntesis de ADN poliproteico, la expresión de las proteínas en bacterias y su purificación. En primer lugar, los científicos diseñaron un conjunto de poliproteínas con diferencias topológicas necesarias para los experimentos en cuestión. Utilizando un estudio unimolecular, identificaron una conformación mal plegada en la que los dominios de dos monómeros individuales se encuentran intercambiados. Es posible que este evento produzca el mal plegado que causa la agregación de las proteínas. Se obtuvieron resultados interesantes en la investigación del efecto de fuerzas mecánicas sobre el resultado de una reacción química a nivel de un solo enlace. Los estudios sobre la mecanoquímica de los enlaces individuales demostraron una estabilidad mecánica inesperadamente baja del enlace covalente organometálico de azufre. Por último, los científicos del proyecto ampliaron el alcance de los experimentos a fin de investigar las propiedades mecánicas de las bicapas de lípidos de las células vivas. Los resultados demostraron que durante la división celular aumenta un grupo particular de lípidos, y así mejora la estabilidad mecánica de la membrana celular. Las aplicaciones de los resultados de esta investigación son de relevancia para muchas enfermedades en las que están implicadas proteínas incorrectamente plegadas. La enfermedad de Parkinson, la de Alzheimer y la formación de cataratas son solo algunos ejemplos de patologías cuyo tratamiento se podría beneficiar.

Palabras clave

Plegado de proteínas, FORCEPROT, espectroscopia «force-clamp», agregación de proteínas, mecanoquímica

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