Durante años, un problema no resuelto que fastidiaba al investigador de la Universidad de Alabama en Birmingham, Chad Petit, Doctor. Implicaba un fenómeno biológico importante llamado alosterio, un método fundamental de regulación enzimática que es crucial en las células vivas.

En allostery, un ligando se une a una parte de la enzima, y esa unión activa o desactiva el sitio activo de la enzima. Dado que el sitio de unión al ligando y el sitio activo se encuentran en diferentes partes de la enzima, Tiene que haber algún mecanismo biofísico que conecte los dos cambios.

La primera observación de lo que más tarde se conocería como alosterio involucró hemoglobina, la proteína que transporta el oxígeno en la sangre. Christian Bohr, hace más de un siglo, descubrió que la presencia de dióxido de carbono cambiaba la afinidad de unión de la hemoglobina por el oxígeno.

Pequeño ahora profesor adjunto de bioquímica y genética molecular de la UAB, había trabajado en UNC-Chapel Hill en un dominio de proteína de una proteína más grande que es importante para la función de la sinapsis nerviosa, junto con el entonces estudiante graduado Anthony "Tony" Law, MARYLAND., Doctor. Su interés era comprender cómo se podía propagar la energía a través de una proteína en ausencia de cualquier cambio perceptible en la estructura.

En un 2009 pionero PNAS papel, Petit descubrió que la eliminación de una pequeña porción del dominio de la proteína, una cadena alfa helicoidal de aminoácidos, causaba una disminución de 25 veces en la unión. Esta deleción estaba destinada a imitar la fosforilación del dominio PDZ3. El mecanismo determinado para impulsar esta disminución parecía ser cambios globales en los movimientos de las cadenas laterales sin ningún cambio aparente en la estructura del dominio de la proteína PDZ3. Fue uno de los primeros casos claros de lo que se denominaría "alosterio dinámico".

Pero hubo una paradoja, una pregunta sin respuesta que carcomía a Petit incluso después de que se mudó a estudiar una proteína de la influenza en la UAB. Esa proteína de deleción de hélice alfa era un 10 por ciento más pequeña que la PDZ3 nativa, por lo que debería haber caído más rápido que la proteína nativa. Pero los experimentos biofísicos mostraron que tenía una tasa de volteo casi idéntica en comparación con el PDZ3 nativo.

A través de los años, Petit y Law, quien ahora es un residente quirúrgico en otorrinolaringología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington, seguía volviendo a este rompecabezas. Finalmente, tramaron una idea herética:la velocidad inesperada de volteo debe deberse a un mayor volumen de la proteína más pequeña.

"Entonces, comenzamos a planificar experimentos, ", Dijo Petit." Comenzamos con una observación, hicimos una hipótesis, y luego pasamos años probando esa hipótesis ".

Cada rincón que miramos apoyó esa hipótesis, ", Dijo Petit." Esto era ciencia pura, es la ciencia más pura que he hecho ".

Usando una bolsa de sorpresas de experimentos biofísicos con nombres difíciles de manejar como espectros HSQC, Análisis NOESY, isotermas de calorimetría diferencial de barrido, Dispersión de rayos X de ángulo pequeño y relajación de giro, así como experimentos en presencia de disolventes que actúan como osmolitos estabilizadores o desestabilizadores, Pequeño Law y sus colegas de investigación llegaron a la siguiente conclusión:la proteína de deleción de hélice alfa se había expandido de tamaño, y en realidad era más grande en volumen que la proteína PDZ3 nativa. Más lejos, este tamaño relajado se produjo sin ningún cambio perceptible en la estructura de la proteína.

La proteína de deleción de mayor volumen mostró todas las características normales de la proteína nativa más compacta, y podría comprimirse experimentalmente mediante cambios de temperatura o estabilizando osmolitos.

Como Petit, Law y sus colegas investigaron la literatura, vieron que la gente había visto pistas de un mecanismo alostérico tan novedoso hasta hace 35 años, y varios artículos dieron una idea general de que puede estar presente en otras proteínas o enzimas.

Este hallazgo, al menos en el ámbito de la biofísica y la química, fue un gran revuelo.

Su trabajo fue aceptado por el Revista de la Sociedad Química Estadounidense , que tiene un factor de impacto de 13, y se les pidió que hicieran la ilustración de la portada. El artículo apareció en JAC Spotlight de la revista, y también fue seleccionado por la Facultad de 1000, un grupo de 8, 000 científicos de alto nivel que recomiendan los artículos de investigación más importantes en biología y medicina.

Como escribieron Petit y sus colegas en su artículo, "La observación inesperada de que la función se puede derivar de expandido, Los estados de proteína de baja densidad tienen amplias implicaciones para nuestra comprensión del alosterio y sugiere que el concepto general del estado nativo se amplíe para permitir dimensiones físicas más variables con empaquetamiento más flexible ".

"Es el mejor trabajo que he hecho, "Petit dijo." Por la razón que sea, esta proteína de deleción nos permitió estudiar este mecanismo. Tony lo llama nuestra Piedra Rosetta ".