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Un trabajo de los científicos Xavier Salvatella y Modesto Orozco en el IRB Barcelona, revela la existencia de autopistas de información que conectan y correlacionan puntos alejados dentro de una misma proteína.
Publicado en Nature Communications, el artículo empuja un campo teórico clave para el descubrimiento de fármacos, ya que permitiría descubrir muchos más puntos de anclaje de fármacos en proteínas de interés biomédico.
Las proteínas son cadenas de aminoácidos que, plegadas según determinados patrones estructurales y, también, desplegadas, ejecutan las funciones dentro de las células. Las proteínas reciben señales que se transmiten de una a la siguiente y que son básicas para la vida. Pero dentro de una proteína dada, existen “autopistas” a través de las cuales viajan las señales, como una carrera de relevos? Es decir, ¿cómo se transfiere la información dentro de una proteína dada? “Esta es una de las preguntas clave en biofísica”, dice Xavier Salvatella, Profesor de Investigación ICREA en el Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) y jefe del laboratorio de Biofísica Molecular.
El último trabajo en este campo, que publica en edición online avanzada Nature Communications, en colaboración con Modesto Orozco también en el IRB Barcelona, experto en simulaciones biocomputacionales, señala que la transmisión de información a larga distancia dentro de las proteínas existe, se puede observar y lo demuestran para todas las proteínas que contienen láminas beta, uno de los dos patrones estructurales que adoptan las proteínas plegadas.
“Estamos descubriendo los caminos de transmisión de información dentro de las proteínas y este concepto que hemos validado para un tipo de proteínas, nos permite especular que dentro de las proteínas existen muchas otras superficies válidas donde podría interactuar un fármaco”, describe Salvatella.
El equipo de investigadores ha descubierto como diversas partes de las proteínas aun estando físicamente alejadas están correlacionadas. “En las proteínas ocurre lo mismo que en una coreografía con bailarines, donde los movimientos de los integrantes están conectados aún estando lejos. Si el primero levanta un brazo, el último también”, describe el investigador.
Una mina para el descubrimiento de fármacos
Los fármacos actúan en un determinado punto o dominio activo de una proteína diana para una enfermedad específica. En la mayoría de enfermedades infecciosas y en cáncer, uno de los problemas es que el punto donde actúa el fármaco evoluciona y muta, y el fármaco deja de ser eficiente.
El concepto ahora validado por los investigadores del IRB Barcelona lleva a pensar que es tan válido aquel punto donde iba el fármaco como cualquier otro punto en la cadena de transmisión de información. “Si esto es así – que todo indica que sí- seríamos capaces de encontrar muchos otros lugares dentro de la estructura de una proteína en los que sería igual o más eficiente intercede con un fármaco. Puntos que a pesar de ser distantes del lugar clave o funcional de la proteína tendrían el mismo efecto”, razona Salvatella.
Explica el investigador que ya existen muchos fármacos que actúan en puntos que no son el lugar activo pero se han encontrado de forma casual, con screenings masivos de moléculas y al ver después que se unía a un lugar imprevisto. “Este sistema evidentemente no es eficiente. Debemos poder sistematizarlo y si lo conseguimos tendremos delante una manera potentísima de descubrir fármacos”, dice el investigador.
Además de empujar el campo conceptual, Salvatella está trabajando con proteínas de interés biomédico. “Ya sabemos suficiente para en paralelo buscar los caminos para las proteínas asociadas a enfermedad y si conseguimos tener éxito habremos hallado una mina para el descubrimiento de fármacos”, afirma.
Los primeros autores del artículo son los investigadores postdoctorales Bryn Fenwick del grupo de Xavier Salvatella, actualmente en el Instituto Scripps de California, y Laura Orellana del grupo de Modesto Orozco, hoy en el Science for Life Laboratory, del Royal Institute of Technology, en Estocolmo.
El trabajo se ha llevado a cabo dentro del programa conjunto en Biología Computacional del BSC, CRG e IRB Barcelona.
Artículo de referencia:
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
IRB Barcelona
El Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) trabaja para conseguir una vida libre de enfermedades. Desarrolla una investigación multidisciplinar de excelencia para curar el cáncer y otras enfermedades vinculadas al envejecimiento. Establece colaboraciones con la industria farmacéutica y los principales hospitales para hacer llegar los resultados de la investigación a la sociedad, a través de la transferencia de tecnología, y realiza diferentes iniciativas de divulgación científica para mantener un diálogo abierto con la ciudadanía. El IRB Barcelona es un centro internacional que acoge alrededor de 400 científicos de más de 30 nacionalidades. Reconocido como Centro de Excelencia Severo Ochoa desde 2011, es un centro CERCA y miembro del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST).
