Les proteïnes són les principals obreres de la cèl·lula, les que porten a terme la majoria de les funcions vitals en el nostre organisme. Per poder realitzar totes les complexes funcions fisiològiques en les quals estan implicades, interaccionen físicament les unes amb les altres d’una manera precisa i coordinada. Aquestes interaccions proteïna-proteïna són una forma de comunicació a nivell molecular, l’ànima de gairebé tots els processos intracel·lulars i extracel·lulars en els organismes. Tot i la importància de les interaccions proteïna-proteïna, sabem molt poc sobre com el flux d’informació a través de les seves estructures produeix les respostes adequades desprès d’interaccionar.

Un equip de científics liderats per Xavier Salvatella, investigador ICREA del Programa Conjunt en Biologia Computacional entre l'IRB Barcelona i el Barcelona Supercomputing Centre (BSC), i pel Professor Christian Griesinger del Max Planck Institute for Biophysical Chemistry, han estudiat els moviments dels 76 aminoàcids de la proteïna model ubiquitina. Els resultats de l’estudi, publicats a la revista Journal of the American Chemical Society (JACS), demostra l'existència de correlacions febles en el moviment d'aminoàcids molt allunyats dins de la interfície d'unió a altres proteïnes. "El fet que els àtoms dels aminoàcids situats a la superfície de la ubiquitina es moguin de manera sincrònica, encara que sigui feblement, pot fer que les interaccions proteïna-proteïna siguin més eficients", explica Salvatella. "El procés de transferència d'informació a través de l'estructura de les proteïnes no només és fascinant, sinó que té moltes aplicacions en el desenvolupament de fàrmacs".

Sobre la ubiquitina i els fluxes d'informació

La ubiquitina, tal i com suggereix el seu nom, és una proteïna ubiqua que s'ha trobat en gairebé tots els teixits de tots els organismes eucariotes. Entre d’altres funcions, la ubiquitina marca les proteïnes innecessàries o malmeses per a la seva degradació. Per això ha d’interaccionar covalentment amb elles, el que converteix la ubiquitina en un sistema model ideal per a l’estudi de la dinàmica de les interaccions proteïna-proteïna.

Utilitzant mètodes computacionals i experimentals molt sofisticats, Salvatella i col·laboradors han demostrat que com a mínim 4 de les 5 làmines beta plegades de la proteïna es mouen seguint una coreografia coordinada amb precisió mil·limètrica. "Les làmines beta de la ubiquitina formen un extens canal de comunicació a través de la proteïna. El moviment sincrònic d'aminoàcids allunyats fins a 15Å (l'equivalent a la meitat de la mida d'una proteïna estàndard) permet que la informació que desencadenarà la resposta fluexi a través de la proteïna", continua Salvatella. "Aquestes correlacions en el moviment dels aminoàcids llunyans podrien promoure que tots els àtoms implicats en la unió amb altres proteïnes es moguessin d'una forma cooperativa. Aquests moviments podrien ser importants per als processos de reconeixement molecular”.

Article de referència:
Weak Long-Range Correlated Motions in a Surface Patch of Ubiquitin Involved in Molecular Recognition.
Fenwick RB, Esteban-Martín S, Richter B, Lee D, Walter KF, Milovanovic D, Becker S, Lakomek NA, Griesinger C, Salvatella X.
JACS (2011) [doi: 10.1021/ja200461n]