04 octubre, 2011

Cuando la proteína se hizo la permanente

Como no podía ser de otra manera, y por culpa de los gustos que mis redes neuronales y hormonas me proporcionan, cuya consecuencia ha sido mi formación puramente bioquímica, comienzo este blog (Abandonado a su estúpida suerte durante tanto tiempo) con una entrada cuanto menos curiosa, sugerente, aguerrida, llena de “tontunas” y erratas, pero espero que lo más científica, rigurosa y entretenida posible.

Y la mejor forma de empezar, claro está, es arremeter contra los pilares y dogmas de la ciencia. Pero arremeter de una forma metodológica, comprobada y lo más científica posible.
Entremos de lleno en el tema. Hoy voy a hablar de las “Intrinsically disordered protein”, que como su propio nombre indica, son proteínas que están intrínsecamente desordenadas. 

Y los más paganos en el tema se preguntaran ¿Acaso las proteínas están ordenadas?, y si lo están ¿Se pueden desordenar? Y en cualquier caso, ¿A quien coño le importa y que más da si se desordenan o están desordenadas?
Pues importa y mucho. Comencemos por el principio, porque cuando uno trabaja con proteínas, no gana para sustos y sobresaltos. 

Supongo que todos o casi todos habréis vistos los espectaculares dibujos que aparecen en las portadas de las revistas de mayor renombre (bueno esto sería empezar por el final mas que por el principio). Se trata de representaciones, totalmente artísticas, pero basadas en datos matemáticos no fáciles de conseguir. Y para muestra un botón. 


No digáis que no es una preciosidad. Se trata de la portada de la revista Nature, donde se representa una 
membrana lipídica con una proteína que la atraviesa, en concreto el complejo proteico SecA-SecY, encargado 
de la translocación de proteínas a través de la membrana.


Bueno, pues conseguir representar estas estructuras no es nada trivial. Se requieren una serie de pasos bastante complejos y en ocasiones imposibles de conseguir. Lo primero que se necesita es purificar la proteína, y purificarla bien, nada de noventas por ciento de mierda, ¡¡¡¡que eso no es ni purificar ni es nada!!!!

Después de purificada en una cantidad adecuada, se necesita cristalizar la proteína, técnica que puede parecer sencilla, total, a todos se nos ha quedado un poco de agua con sal en un vaso y se han formado cristales cuadrados preciosos. Pero cristalizar estructuras tan complejas como las proteínas no es nada sencillo, conlleva mucha paciencia y mucho tiempo de lenta cristalización, para que al final se consigan cristales que en ocasiones no son los más adecuados. (Vamos, que casi nunca se consiguen los cristales de 0.5 mm que, idealmente, se requieren para poder determinar estructura) Con suerte, conseguimos cristales de 0.2 mm y con eso se puede determinar estructura, pero tiene que ser un cristal perfecto y una proteína no muy complicada.

Después, a esos cristales se les somete a una irradiación con rayos X (me estoy imaginando a superman ahí mirando fijamente un cristal diminuto e intentando atinar a darle justo en el átomo que esta buscando) y de la radiación que emite el cristal proteico tras irradiarlo con rayos X, se consigue lo que se llama un diagrama de difracción de rayos X. (vamos un dibujo punteado que te puede decir tanto como la imagen que sigue) 

Diagrama de difracción de rayos X de una pequeña proteína en el que casi se puede intuir una simetría C2.


El dibujo que veis, está hecho con pequeños puntitos. Cada uno de ellos representa una onda que ha salido de un electrón de forma constructiva. Si lo hace de forma destructiva, deja un hueco blanco, y de hecho, casi toda la imagen es blanca, excepto los miles de puntos que podéis observar.

Bueno pues como no es suficiente complicación, (y esto lo resumo muy mucho) para que de esa imagen, obtenida de ondas de rayos X, se obtenga una imagen que podamos interpretar, hay que aplicar las matemáticas. Si señor, nada más y nada menos que cientos de transformadas de Fourier aplicadas a la intensidad y lugar que ocupa en el espacio de cada uno de los minipuntos que tenéis en la imagen.

De ahí se obtiene la denominada nube de electrones. Una especie de esponjita muy mona que nos dice la forma que tiene nuestra proteína por fuera, pero no nos ofrece a priori, nada importante con respecto a su estructura o su secuencia.
Nube electrónica del aminoácido Lisina representada con un isocontorno de densidad electrónica igual a 0.001 au


Sinceramente, la nube me recuerda a la que tenía Son Goku para ir volando por ahí, pero en otro color. (spdbv.exe no me permitía poner el color amarillo).

Bueno, ¿y ahora que hago yo con una nube de algodón?, pues intentar encajar en ella un esqueleto carbonado que, teóricamente, me daría una nube electrónica a su alrededor lo más parecida posible a esta. 

Ahora ya se va pareciendo algo más a las imágenes molonas que se publican en Nature ¡¡Verdad!!
(Bueno vale, ni de coña, pero al menos ya parece algo)


Bueno pues imaginaros ahora hacer todo esto, con una proteína de más de 900 residuos aminoacídicos. “¡¡Jodidamente difícil!!”


Y diréis, todo esto viene a colación de……….SE LE HA IDO LA OYA A ESTE TÍO…

Pues un poco si, pero no del todo. Todas estas determinaciones, aunque complicadas, se pueden hacer gracias a que las proteínas son magníficamente estables, se pueden desnaturalizar y volver su estado nativo con relativa facilidad, cambiando solo algunos enlaces de hidrógeno. 

Hasta ahora, se pensaba que cada estructura daba una función, es decir, si una proteína, tiene forma de fosfatasa, lo más seguro, es que sea una fosfatasa. Si tiene función de superóxido dismutasa, lo más seguro que no tengas ni pajolera de su estructura, porque es muy diversa. Pero salvo raras excepciones, se podía asegurar que una estructura, daba una función. 

Y hablo en pasado porque eso era hasta ahora. Como os decía antes, cuando uno trabaja con proteína no gana para sustos y sobresaltos. Y es que en marzo de este año, se publicó un artículo en Nature con el siguiente titular.


Y que venía a hablar de las malditas “Intrinsically disordered proteins”. Lo que tienen de característico estas proteínas, es que carecen de estados plegados estables, y sin embargo cumplen su papel biológico.

¿Esto que entitula? Pues que no se pueden cristalizar, que no se puede saber su estructura, que ni la resonancia magnética nuclear tiene nada que hacer con estos bichos, y lo que es más, que da igual si supiéramos su NO estructura, porque es cambiante y NO es estable. Esto pone en riesgo el dogma de que una proteína necesita de una estructura para llevar a cabo su función, o lo que es lo mismo, no todo lo que NO tiene estructura, No tiene función.
Lo primero que pensé cuando leí este artículo (Nature, Vol. 471, pp.151-153, March 2011) fue:
 
                  -yo enmi-mismado- “Esto seguro que lo ha descubierto Craig Vender y solo se da en una proteína putativa que no tiene implicación alguna en casi ninguna ruta de señalización”

Y nada más lejos de la realidad, Se ha visto que este tipo de estructuras están en casi el 40% de las proteínas humanas y representan cerca de 30 aminoácidos desordenados en estructuras en ellas. Que este tipo de proteínas desordenadas no se encuentran en bacterias ni en arqueas. Y lo que es más, el 30% de las proteínas eucariotas conocidas, tienen al menos un 10% de aminoácidos localizados en estructuras no ordenadas.

Y bueno, proteínas “tonticas” tenemos muchas, pero es que además se sabe un dato que da más miedete si cabe. Este tipo de proteínas intrínsecamente desordenadas se ha relacionado con enfermedades que están tan en boga como el Alzheimer y el Parkinson. Y la repera de lo curioso es que esta presente en la mismísima P53. Proteína que interacciona con otras miles de proteínas por excelencia y que es el terror de la interactómica.


A la izquierda la p53 con su peluca de estructura intrínsecamente desordenada,
a la derecha la Duquesa de Alba,
/idea de mi compañera de master Paula. (Esto se merecía una sección de parecidos razonables)


Esto relaciona unívocamente a estas estructuras con el Cáncer y otros tantos procesos de señalización intracelular.

Como veis, estas estructuras dan mucho miedete y desconciertan, como poco, a todo aquel incauto que ingenuamente se haya puesto a trabajar con proteínas. Da especial respeto si unimos este hecho a la ley de Murphy, y es que si estás haciendo una tesis doctoral con proteínas, lo más seguro, es que tu proteína tenga una “Chungoestructura” como las que he descrito.

Bueno, espero que la entrada no haya sido tan densa como para aburriros y os prometo que las próximas serán un poco más Light. 

Espero vuestras críticas y comentarios.