Los aminoácidos de la ubiquitina bailan al compás

Las proteínas son las principales obreras de la célula, las que llevan a cabo la mayoría de las funciones vitales en nuestros cuerpos. Para poder realizar todas las complejas funciones fisiológicas en las que están implicadas, han de interaccionar físicamente las unas con las otras de una manera precisa y coordinada. Estas interacciones proteína-proteína son una forma de comunicación a nivel molecular, el alma de casi todos los procesos intracelulares y extracelulares en los organismos. A pesar de la importancia de las interacciones proteína-proteína, sabemos muy poco sobre cómo se producen los flujos de información a través de sus estructuras para producir las respuestas adecuadas tras interaccionar.

Un equipo de científicos, liderados por Xavier Salvatella, investigador ICREA del Programa Conjunto en Biología Computacional entre el IRB Barcelona y el Barcelona Supercomputing Centre (BSC), y por el Profesor Christian Griesinger del Max Planck Institute for Biophysical Chemistry, han estudiado los movimientos de los 76 aminoácidos de la proteína modelo ubiquitina. Los resultados del estudio, publicados en la revista Journal of the American Chemical Society (JACS), demuestran la existencia de correlaciones débiles en el movimiento de aminoácidos muy alejados dentro de la interfaz de unión a otras proteínas. “El hecho de que los átomos de los aminoácidos situados en la superficie de la ubiquitina se muevan de manera sincrónica, aunque sea débilmente, puede hacer que las interacciones proteína-proteína sean más eficientes”, explica Salvatella. “El proceso de transferencia de información a través de la estructura de la proteínas no sólo es fascinante por sí mismo, sino que tiene muchas aplicaciones en el desarrollo de fármacos”.

Sobre la ubiquitina y los flujos de información

La ubiquitina, tal y como nos sugiere su nombre, es una proteína muy ubicua que se ha encontrado en casi todos los tejidos de todos los organismos eucariotas. Entre otras funciones, la ubiquitina marca a las proteínas innecesarias o estropeadas para su degradación, para lo cual ha de interaccionar covalentemente con ellas. Esto convierte a la ubiquitina en un sistema modelo ideal para estudiar la dinámica de las interacciones proteína-proteína.

Usando métodos computacionales y experimentales muy sofisticados, Salvatella y colaboradores han mostrado cómo al menos 4 de las 5 láminas beta plegadas de la proteína se mueven siguiendo una coreografía coordinada con una precisión milimétrica. “Las láminas beta de la ubiquitina forman un largo canal de comunicación a través de la proteína. El movimiento sincrónico de aminoácidos alejados hasta 15Å, el equialente a la mitad del tamaño de una proteína estándar, permite que la información que finalmente desencadenará la respuesta fluya a través de la proteína”, continúa Salvatella. “Estas correlaciones en el movimiento de aminoácidos muy alejados promover que todos los átomos implicados en la unión a otras proteínas se muevan de una forma cooperativa. Estos movimientos podrían ser importantes para los procesos de reconocimiento molecular”.

Artículo de referencia:
Weak Long-Range Correlated Motions in a Surface Patch of Ubiquitin Involved in Molecular Recognition.
Fenwick RB, Esteban-Martín S, Richter B, Lee D, Walter KF, Milovanovic D, Becker S, Lakomek NA, Griesinger C, Salvatella X.
JACS (2011) [doi: 10.1021/ja200461n]