Durante mucho tiempo se había considerado que las proteínas se tenían que plegar en una estructura determinada para tener una función concreta. En la última década, esta creencia se ha cuestionado dado que ha quedado claro que hay muchas regiones importantes en las proteínas que no tienen una estructura permanente.

Estas proteínas se denominan proteínas intrínsecamente desordenadas, o IDPs y permanecen en gran parte no estructuradas ensamblando polímeros al azar de manera similar a proteínas no plegadas. Las IDPs forman parte de más del 50% de las proteínas de los organismos superiores (eucariotas) y llevan a cabo un montón de funciones biológicas dentro de las células. A menudo este tipo de proteínas se encuentran asociadas a enfermedades humanas, como el cáncer.

Un estudio que se publica el 28 de octubre, en la revista Nature Communications, describe por primera vez un efecto hasta ahora desconocido relacionado con la manera como interaccionan las proteínas entre sí, lo que puede ser relevante para el diseño de nuevas estrategias terapéuticas.

El trabajo ha sido coordinado por Gianni de Fabritiis, investigador ICREA del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud (CEXS) de la UPF y jefe del Laboratorio de Biofísica Computacional del GRIB (UPF-IMIM) , en colaboración con Nathaniel Stanley miembro de su equipo y Santiago Esteban Martín, científico del Barcelona Supercomputing Center (BSC) del Instituto para la Investigación en Biomedicina (IRB).  

La fosforilación modula la forma en que interactúan las proteínas

Las células tienen muchas maneras de modificar los IDPs y sus interacciones, pero los mecanismos específicos por los que esto se lleva a cabo, permanecen sin ser completamente conocidos. Por ejemplo, se sabe que la fosforilación, una reacción química que tiene lugar en algunos de los dominios de las proteínas intrínsecamente desordenadas, tiene un papel clave en muchos procesos de transducción o transmisión de señal.

Según ha manifestado Gianni De Fabritiis, "en el trabajo que hemos llevado a cabo en nuestro laboratorio se muestra que una modificación en una IDP conocida como dominio quinasa inducible (KID), no sólo modula la forma que adoptará la proteína sino también el tiempo que tardará en hacer el cambio".

Mientras que la fosforilación se sabía que cambiaba ligeramente la conformación de la proteína, el efecto cinético era desconocido. "El estudio demuestra que la fosforilación de la proteína se bloquea en un estado que permite que la unión con otra proteína sea más fuerte, simplemente aumentando el tiempo en que la proteína está bloqueada, es decir, este tiempo intermedio le permite aumentar la afinidad de unirse a otra proteína", ha explicado De Fabritiis.

Es la primera vez que este efecto ha sido observado y puede ser importante en otras interacciones entre proteínas. Por tanto, este descubrimiento es relevante tanto en la teoría como en la práctica. Desde un punto de vista práctico, tener una comprensión más completa de estos procesos puede ayudar a diseñar nuevas y mejores estrategias terapéuticas. Saber cómo una mutación cambia la interacción natural de una proteína con otras proteínas, abre la posibilidad de subsanar el cambio y diseñar un nuevo tipo de estrategia terapéutica para tratar enfermedades.

Artículo de referencia:

Nathaliel Stanley, Santiago Esteban-Martín i Gianni De Fabritiis (2014), "Kinetic modulation of a disordered protein domain by phosphorylation", Nature Communications, 28 de Octubre.