Científicos españoles revelan el mapa dinámico de las proteínas

Un grupo de científicos del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona), del Programa de Ciencias de la Vida del Barcelona Supercomputing Center (BSC), y del Instituto Nacional de Bioinformática (INB) ha publicado un atlas provisional del comportamiento dinámico de las proteínas en la prestigiosa revista “Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America” (PNAS). Las proteínas determinan la forma y la estructura de las células y dirigen casi todos los procesos vitales. Todas las proteínas realizan su función del mismo modo: uniéndose a otras moléculas. Así, disponer de un mapa que indica las posibilidades de movimientos y encajes es fundamental para entender no sólo como funcionan sino también qué pasa cuando la proteína no hace correctamente su función. Una de las consecuencias más evidentes sobre este tipo de información sobre la dinámica de proteínas es que abre enormemente las posibilidades para el diseño de fármacos.

"En un futuro próximo, el bioquímico podrá racionalizar el comportamiento de una proteína o diseñar fármacos que actúen sobre ella, empleando no una sola estructura, sino un repertorio de ellas, todas accesibles espontáneamente en condiciones fisiológicas", afirma el director del proyecto Dr. Modesto Orozco

El objetivo de este importante trabajo es definir el mapa de las propiedades dinámicas de un grupo ultra-representativo de proteínas. Esto significa conocer las pautas de flexibilidad básicas de las proteínas y posibilita la predicción de cuál es el repertorio de estructuras que pueden adoptar como consecuencia de la presencia de ligandos o modificaciones en su entorno. Con ello se puede ir más allá de la visión estática de las proteínas, más tradicional y sencilla, pero incapaz de captar los sutiles cambios conformacionales que son necesarios para la funcionalidad de las proteínas, cambios que modulan, por ejemplo, la unión de las proteínas a metabolitos o fármacos. Este primer estudio, realizado con un conjunto muy representativo de proteínas, se engloba dentro de otro proyecto científico de aún mayor magnitud, denominado MoDel (Molecular Dynamics Extended Library), cuyo objetivo es aún más ambicioso. “MoDel aspira a proporcionar la “cuarta dimensión” de la estructura de proteínas, a obtener un paisaje completo de las conformaciones accesibles para todo el proteoma a lo largo del tiempo (es decir, para la red global de interacción de proteínas en una célula). En un futuro próximo, el bioquímico podrá racionalizar el comportamiento de una proteína o diseñar fármacos que actúen sobre ella, empleando no una sola estructura, sino un repertorio de ellas, todas accesibles espontáneamente en condiciones fisiológicas”, afirma el director del proyecto Dr. Modesto Orozco, investigador principal de grupo de Modelización Molecular y Bioinformática del IRB Barcelona, director del Departamento de Ciencias de la Vida del BSC y Catedrático del Departamento de Bioquímica de la Universidad de Barcelona.

El proyecto, financiado por Genoma España (mediante el Instituto Nacional de Bioinformática), el Ministerio de Educación y Ciencia y la Generalitat de Cataluña, lo ha llevado a cabo un equipo multidisciplinar de unos 15 científicos empleando de manera exhaustiva la potencia de cálculo del superordenador MareNostrum, el computador más potente de Europa y quinto del mundo. Para ello, durante un año se han empleado medio millón de horas de cálculo y 200 procesadores en paralelo, lo que equivaldría a unos 57 años en un ordenador personal. “Pensar en este proyecto sin MareNostrum sería simplemente imposible” afirma el Prof. Orozco. Grandes herramientas como MareNostrum están permitiendo a los bioinformáticos realizar avances sin precedentes en la comprensión de los sistemas biológicos.

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M.Rueda, C.Ferrer, T.Meyer, A.Pérez, J.Camps, A.Hospital, J.L.Gelpí and M.Orozco. “A consensus view of protein dynamics”.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA. (2007) 104, 796-801.