“Reviven” proteínas extintas para entender su evolución

Para entender el proceso evolutivo que produjo las diferencias entre las proteínas que actúan en el interior de las células y aquellas que se alojan en la membrana o se secretan al exterior (como los anticuerpos, las hormonas y muchas enzimas), los científicos del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) dieron marcha atrás en el tiempo y recrearon una molécula tal como habría sido hace cientos de millones de años.

El estudio iluminó el proceso “increíblemente estricto” de selección evolutiva que permitió separar a lo largo de millones de años unas proteínas de otras, indica el doctor Julio Caramelo, jefe del laboratorio de Biología Estructural y Celular en la Fundación Instituto Leloir (FIL) e investigador independiente del Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA, CONICET-FIL). Y revela también mecanismos que podrían participar en la génesis de distintas enfermedades congénitas.

Según explica Caramelo, una característica bastante particular de las proteínas “de exportación” o de la vía secretoria es que generalmente tienen una a varias moléculas de azúcar unidas a su estructura, por lo que se las llama glicoproteínas. “Sin esos azúcares, estas proteínas no pueden cumplir en forma eficiente con su función biológica”, resume.

¿Pero cómo evolucionó esa característica? En una primera etapa del estudio, el doctor Caramelo y su grupo realizaron un análisis computacional para clasificar miles de estructuras conocidas y comparar la estructura de ambos grupos de proteínas.
“Para nuestra sorpresa, descubrimos que en la superficie de las proteínas de la vía secretoria hay un incremento de los sitios de unión para azúcares. Y, lo que es muy notable, esos sitios fueron prácticamente borrados de su región interior. Ese proceso dual no se verificó en aquellas proteínas que quedan confinadas en el interior de la célula”, puntualizó Caramelo quien también es profesor de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires (UBA).

Pero la siguiente fase del experimento fue aún más impactante: Caramelo y su equipo “retrocedieron” en el tiempo cientos de millones de años y recrearon la estructura antigua de una proteína de la vía secretoria. En particular, le repusieron los sitios de unión de azúcares que fue perdiendo a lo largo de la evolución.

El resultado fue sorprendente. “Encontramos que estas proteínas ‘revividas’ son incapaces de funcionar dentro de la vía secretoria, mientras que sus primas hermanas, aquellas que residen en el interior celular y no son modificadas por azúcares, lo hacen sin problemas”, señala Caramelo. En síntesis: la desaparición de los azúcares anclados al corazón o interior de las proteínas ha resultado ser un factor crítico para que puedan salir de las células.

Considerando que, dentro de las enfermedades de origen genético, una categoría bastante frecuente son las que implican la aparición anómala de sitios de unión de azúcares, el grupo de Caramelo ahora está abocado a comprender qué factores regulan o modulan ese proceso. “Desde el punto de vista aplicado, estos conocimientos permitirán el desarrollo de técnicas más eficientes para producir glicoproteínas de interés terapéutico para enfermedades tales como infecciones virales, cáncer y patologías autoinmunes”, enumera.

Del avance también participaron Máximo Lopez Medus, María Labanda, Paula Couto, Carlos Labriola, Rodrigo Corti Bielsa y Lucía Zacchi, del grupo del doctor Caramelo; Gabriela Gómez, del CONICET y de la UBA; Eugenia Clérico, de la Universidad de Massachusetts, en Estado Unidos; y Benjamin Schulz, de la Universidad de Queensland, en Australia.