La transmissió d'informació a través de proteïnes podria revolucionar el descobriment de fàrmacs

Les proteïnes riques en làmines beta mostren correlacions (Imatge: Nat Comm. IRB Barcelona)

Les proteïnes riques en làmines beta mostren correlacions (Imatge: Nat Comm. IRB Barcelona)

  • <p>Les proteïnes riques en làmines beta mostren correlacions (Imatge: Nat Comm. IRB Barcelona)</p>
  • <p>Modesto Orozco lidera el laboratori de Modelització molecular i bioinformàtica (Battista/Minocri, IRB Barcelona)</p>
  • <p>Xavier Salvatella és el cap del Laboratori de Biofísica Molecular (Battista/Minocri, IRB Barcelona)</p>

Un treball dels científics Xavier Salvatella i Modesto Orozco a l’IRB Barcelona, revela l’existència d’autopistes d’informació que connecten i correlacionen punts allunyats dins d’una mateixa proteïna.

Publicat a Nature Communications, l’article empeny un camp teòric clau per al descobriment de fàrmacs, ja que permetria descobrir molts més llocs d’ancoratge de fàrmacs en proteïnes d’interès biomèdic.

Les proteïnes són cadenes d’aminoàcids que, plegades segons determinats patrons estructurals i, també, desplegades, executen les funcions dins les cèl·lules. Les proteïnes reben senyals que es transmeten d’una a la següent i que són bàsics per a la vida. Però dins d’una proteïna donada, existeixen “autopistes” a través de les quals viatgen els senyals, com una cursa de relleus? És a dir, com es transfereix la informació dins d’una proteïna donada? “Aquesta és una de les preguntes clau en biofísica”, diu Xavier Salvatella, Professor d’Investigació ICREA a l’Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) i cap del Laboratori de Biofísica Molecular.

El darrer treball en aquesta àrea que avança online aquesta setmana Nature Communications, fet en col·laboració amb Modesto Orozco també a l’IRB Barcelona, expert en simulacions biocomputacionals, assenyala que la transmissió d’informació a llarga distància dins de les proteïnes existeix, es pot observar, i ho demostren per a totes les proteïnes que contenen làmines beta, un dels dos patrons estructurals que adopten les proteïnes plegades.

“Estem descobrint els camins de transmissió d’informació dins les proteïnes i aquest concepte que hem validat per a un tipus de proteïnes, ens permet especular que dins les proteïnes existeixen moltes altres superfícies vàlides on podria interactuar un fàrmac”, descriu Salvatella.

L’equip d’investigadors ha descobert com diverses parts de les proteïnes tot i estar allunyades físicament estan correlacionades. “A les proteïnes passa el mateix que en una coreografia amb ballarins, on els moviments dels integrants estan interconnectats tot i estar allunyats físicament. Si el primer aixeca un braç, l’últim també l’aixeca”, descriu l’investigador.

Una mina per al descobriment de fàrmacs

Els fàrmacs actuen en un determinat punt o domini actiu d’una proteïna diana per a una malaltia donada. En la majoria de malalties infeccioses i en el càncer, un dels problemes és que el punt on actua el fàrmac evoluciona i muta, i el fàrmac deixa de ser eficient. El concepte ara validat pel investigadors de l’IRB Barcelona fa pensar que és tan vàlid aquell punt on anava el fàrmac com qualsevol dels altres punts en la cadena de transmissió d’informació. “Si això és així – que tot indica que sí- seriem capaços de trobar molts llocs dins de l’estructura d’una proteïna als quals seria tan o més eficient intercedir-hi amb un fàrmac. Punts que tot i estar distanciats del lloc clau o funcional de la proteïna tindrien el mateix efecte”, raona Salvatella.

Explica l’investigador que ja hi ha molts fàrmacs que actuen en llocs que no són el lloc actiu però aquests fàrmacs s’han trobat de forma casual, fent screenings massius de molècules i veient després que s’enganxava en un lloc imprevist. “Aquest sistema evidentment no és eficient. Hem de poder sistematitzar-ho i si ho aconseguim tindrem al davant una manera molt potent de descobrir fàrmacs”, assenyala l’investigador.

A més d’empènyer el camp conceptual, Salvatella està treballant amb proteïnes d’interès biomèdic. “En sabem prou ja per, en paral·lel, buscar els camins per a proteïnes relacionades amb malalties i si aconseguim tenir èxit haurem trobat una mina per al descobriment de fàrmacs”, afirma el científic.

Els primers autors de l’article són els investigadors postdoctorals Bryn Fenwick del grup de Xavier Salvatella, actualment a l’Institut Scripps de Califòrnia, i Laura Orellana del grup de Modesto Orozco avui al Science for Life Laboratory, del Royal Institute of Technology, a Estocolm.

El treball s’ha dut a terme dins el programa conjunt en Biologia Computacional del BSC, CRG i IRB Barcelona.

Article de referència:
Correlated motions are a fundamental property of β-sheets
R. Bryn Fenwick, Laura Orellana, Santi Esteban-Martín, Modesto Orozco, and Xavier Salvatella
Nature Communications (2014) doi: 10.1038/ncomms5070