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Investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) y del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) ‘ponen cara’ a unas proteínas esenciales para la vida celular que están implicadas en el cáncer o el Alzheimer. Concretamente, han desvelado el funcionamiento de las proteínas HAT, que sirven de compuertas para la entrada y salida de aminoácidos en las células.
Las proteínas de la familia HAT son esenciales para la vida, ya que transportan aminoácidos a través de la membrana celular. Sin embargo, siendo sus miembros prácticamente idénticos, unos transportan unos aminoácidos y otros no. Esta especialización es responsable de que cada uno de ellos esté involucrado en funciones concretas como el crecimiento celular o el funcionamiento de las neuronas, y por ende en enfermedades relacionadas como el cáncer o neurodegenerativas como el Alzheimer.
Científicos españoles ‘ponen cara’ a proteínas esenciales para la vida celular implicadas en el cáncer o el Alzheimer
Gracias a las últimas tecnologías de alta resolución estructural como la criomicroscopía electrónica, los investigadores han sido capaces de visualizar con detalle la estructura de uno de los miembros de esta familia de proteínas y entender así su funcionamiento. Los resultados muestran que solo unos pocos residuos de esta familia de proteínas seleccionan los aminoácidos específicos a los que se van a unir. Este estudio se ha publicado en revista ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’.
Ahora, el gran reto es encontrar nuevas terapias y herramientas diagnósticas para patologías en las que están implicadas los transportadores de la familia HAT. Es decir, poniendo especial interés en aquellas enfermedades que representan graves problemas de salud pública como el cáncer o las enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.
Los aminoácidos entran y salen de las células para que éstas puedan crecer, dividirse y desarrollar sus funciones fisiológicas. Esto sucede gracias a las compuertas conformadas por, entre otras, las proteínas de la familia HAT. A pesar de que las proteínas HAT son prácticamente idénticas en su estructura, unas transportan unos aminoácidos y no otros. Esto les confiere funciones completamente distintas, como aquellas relacionadas con el crecimiento de las células y su implicación en enfermedades como el cáncer; el funcionamiento de las neuronas; o el transporte de sustancias tóxicas y su implicación en la adicción a sustancias como la cocaína.
Los resultados de esta investigación se han publicado en revista ‘Proceedings of the National Academy of Sciences’
Con la finalidad de entender esta especificidad en la función, los científicos se pusieron como objetivo estudiar la estructura tridimensional de la familia HAT. “La combinación de la resolución de la estructura por crio-microscopía electrónica con cálculos de dinámica molecular y estudios funcionales, supone una plataforma experimental con mucho potencial que permite desentrañar el funcionamiento de transportadores de aminoácidos. En este caso, hemos aplicado esta tecnología para la identificación de los mecanismos moleculares que hace que estas proteínas transporten unos aminoácidos y no otros”, dice Manuel Palacín, jefe del laboratorio de Transportadores de Aminoácidos y Enfermedad del IRB Barcelona, jefe de grupo en el CIBER de Enfermedades Raras, y Catedrático de la Universidad de Barcelona.
Nuevos fármacos contra el cáncer o el alzhéimer
Gracias a las técnicas de crio-microscopía electrónica, la visualización de la estructura molecular de proteínas ha dado un paso de gigante hacia las estructuras tridimensionales. Esta nueva tecnología está contribuyendo también a acelerar el desarrollo de nuevos compuestos y fármacos de interés en la lucha contra el cáncer y otras enfermedades humanas.
En este trabajo los investigadores han sido capaces de visualizar con resolución atómica, mediante el uso de crio-microscopía electrónica, la estructura de un miembro de la familia HAT -la proteína*LAT2/CD98hc-. Asimismo, han conseguido determinar el bolsillo donde se unen los aminoácidos que transportan, así como el detalle del mecanismo por el que sucede este reconocimiento. El detalle atómico desvela que solo unos pocos residuos de estas proteínas son los responsables de dictar los aminoácidos a los que se unen y por tanto sus funciones específicas. El trabajo demuestra cómo las sustituciones de unos residuos por otros en estas posiciones en los distintos miembros de la familia son responsables del cambio en la especificidad de reconocimiento y transporte de unos aminoácidos y no otros.
Los investigadores han sido capaces de visualizar con resolución atómica la estructura de un miembro de la familia HAT -la proteína* LAT2/CD98hc-
Los resultados de esta investigación permitirán dirigir ahora los esfuerzos a conseguir nuevos fármacos que actúen específicamente sobre regiones concretas de estas proteínas. Asimismo, permitirán controlar las enfermedades en las que intervienen como el cáncer o enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer.
El trabajo se ha llevado a cabo en colaboración con los grupos de Víctor Guallar, en el Barcelona Supercomputing Center (BSC) y Lucía Díaz de la empresa biotecnológica Nostrum Biodiscovery.
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