Una proteína de levadura que evolucionó desde cero puede plegarse en una forma tridimensional, contrariamente a la comprensión general de las proteínas jóvenes, según una nueva investigación dirigida por la Universidad de Arizona.

Los científicos pensaban que esas proteínas recién evolucionadas eran trabajos en progreso que no podían plegarse en formas complejas como lo hacen las proteínas más antiguas.

"Este nuevo estudio de nuestro laboratorio proporciona la primera evidencia de que una proteína desarrollada recientemente desde cero puede, de hecho, plegarse en una forma tridimensional compacta, "dijo el autor principal Matthew Cordes, profesor asociado de química y bioquímica de la UA.

"Lo que hemos descubierto no parece una molécula biológica completamente desarrollada. Se parece a lo que uno pensaría que sería una proteína recién nacida, tal vez un poco torpe o de forma confusa, "dijo Cordes, miembro del Instituto BIO5 de la UA. "Pero no obstante, esta proteína se pliega en una estructura tridimensional y, en muchos sentidos, parece proteínas que evolucionaron hace mucho tiempo.

"Es asombroso cuando lo miro. Realmente siento que estoy viendo que algo sale del cascarón".

La evidencia reciente sugiere que pueden surgir nuevos genes de las secciones no codificantes, o "basura, "ADN y que esos nuevos genes podrían codificar proteínas nuevas. Los genes codifican proteínas, las moléculas que funcionan dentro de las células.

La coautora Joanna Masel dijo:"No todos los genes son antiguos y los que no lo son no se estudian mucho".

Cordes es la primera persona en observar la estructura de la proteína que resulta de un gen que surgió recientemente del ADN basura. dijo Masel, Catedrático de Ecología y Biología Evolutiva de la UA y miembro del Instituto BIO5.

Debido a que cambiar un gen existente parecía más fácil que inventar uno completamente nuevo, los científicos habían pensado que surgían nuevos genes modificando duplicados de genes existentes.

"La historia es que la evolución no es solo un modificador que reelabora lo que tiene; a veces la evolución inventa una función completamente nueva, molécula estructurada, "dijo Cordes.

El trabajo de investigación del equipo, "Capacidad de plegado de una proteína natural evolucionada de novo, "está en línea en la revista Estructura y su publicación está prevista para noviembre. Los coautores de Cordes y Masel son Dixie Bungard, Jacob Copple, Jimmy Chhun, Vlad Kumirov y Scott Foy de la UA y Jing Yan y Vicki Wysocki de la Universidad Estatal de Ohio en Columbus.

Los Institutos Nacionales de Salud otorgan GM104040, GM113658, ES06694, CA023074 y 1S10 RR028868-01 y una subvención de la Fundación John Templeton financió la investigación.

Los científicos saben desde hace más de una década que algunos genes parecen surgir como nuevos, o de novo, de ADN basura.

Sin embargo, poco se sabe sobre las proteínas que codifican dichos genes, dijo Cordes, que estudia la evolución de la estructura y función de las proteínas.

"Mi objetivo es ver cómo se ven estas proteínas, " él dijo.

Cordes y sus colegas estudiaron una proteína que produce una cepa de laboratorio de levadura de panadería utilizando un gen de novo. El gen BSC4 y su proteína resultante Bsc4 parecen ayudar en la reparación del ADN.

El primer paso para estudiar una proteína es producir mucha. El equipo de Cordes utilizó un método estándar:insertaron el gen BSC4 en la bacteria E. coli e hicieron que la bacteria sirviera como una fábrica de proteínas. Algunas compañías farmacéuticas utilizan el mismo método para producir insulina para personas con diabetes.

El siguiente paso es purificar la proteína, que para Bsc4 nunca se había hecho antes, Dijo Cordes.

"Ha habido una falta real de personas que purifiquen los productos de estos genes de novo y los examinen. Esa es la brecha que estamos tratando de llenar, " él dijo.

Ordinariamente, Luego, los investigadores cristalizan la proteína y hacen una descripción detallada de la estructura de la proteína utilizando técnicas de imágenes de alta resolución.

Sin embargo, no fue fácil trabajar con la proteína del bebé, Dijo Cordes. El equipo no pudo cristalizarlo.

El equipo determinó información general sobre la forma y estructura de la proteína. El gen BSC4 codifica una pequeña cadena de aminoácidos, o cadena polipeptídica.

En la proteína resultante, Bsc4, varias de esas cadenas se juntan. La proteína puede existir como dos o tres cadenas, pero también como grupos de muchas cadenas. Tener tal variedad de tamaños no es típico, Dijo Cordes.

"La mayoría de las proteínas naturales existen en un cierto tamaño, ", dijo." Este puede ser en grupos de cuatro, cinco, seis, siete:esa es una de las razones por las que podría llamar a la estructura borrosa o rudimentaria ".

La proteína exhibe otras características de las proteínas normales, incluido el plegado en formas estándar, como hélices alfa y hojas con pliegues beta. Además, la proteína se desplegará, o desnaturalizar, bajo ciertas condiciones y luego puede ser inducido a volver a su estado replegado. La porción firme de clara de un huevo cocido es proteína de clara de huevo desnaturalizada.

"Durante muchos años, la gente pensaba que las proteínas debían tener estas elegantes estructuras parecidas al origami para funcionar, pero ha quedado claro que pueden tener desorden, pueden tener propiedades fundidas y aún hacer cosas en un organismo, " él dijo.

Cordes caracterizó Bsc4 como "globular" y dijo que la mayoría de las proteínas globulares naturales tienen solo una forma estándar. Él llama a la proteína "globular fundida" porque puede cambiar entre diferentes formas.

"Se cree que la proteína está involucrada en la reparación del ADN y podría estar involucrada en la unión del ADN. Puede ser que su estructura actual sea perfectamente buena en lo que necesita hacer, " él dijo.

"El no haber surgido como esta gloriosa obra de arte hace que sea más creíble que estos genes que codifican proteínas estén surgiendo de la región genética entre genes, ", Dijo Cordes." Quiero saber de dónde vienen las cosas en la vida, cómo la vida crea novedad, cómo la evolución crea novedad ".