La tecnología tiene un impacto masivo en nuestra vida diaria, hasta el nivel celular dentro de nuestros propios cuerpos. Los químicos de la Universidad de Texas A&M lo están utilizando para determinar cómo los lípidos se comunican entre sí cuando interactúan con las proteínas de la membrana. uno de los principales objetivos para el descubrimiento de fármacos y posibles tratamientos para diversas enfermedades.

Al capitalizar su experiencia tecnológica para "ver" las proteínas de membrana mientras interactúan con diferentes lípidos, El grupo de investigación del químico de Texas A&M, Dr. Arthur Laganowsky, ha descubierto pruebas convincentes de que estas proteínas pueden ser capaces de reclutar sus propios microambientes lipídicos a través del alosterio. un fenómeno biológico observado por primera vez en la década de 1900 e identificado en numerosos procesos biológicos, incluida la señalización celular, control transcripcional y enfermedad.

El trabajo del equipo, publicado hoy (5 de marzo) en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias y dirigido por los investigadores postdoctorales de química de Texas A&M Christopher Boone y John W. Patrick, muestra que el alosterismo se extiende a las interacciones lípido-proteína de la membrana, permitiendo que estas proteínas alteren sus sitios de unión remotos para aceptar lípidos de diferentes tipos y abriendo nuevas posibilidades para el diseño y la entrega de fármacos farmacéuticos.

De la protección a la comunicación

Existen membranas protectoras en la superficie de todas las células vivas y contienen muchas de las proteínas más importantes de nuestras células, muchos de los cuales tienen funciones únicas y especializadas, como salvaguardar la carga que entra y sale de la celda que es necesaria para la supervivencia de la celda. Estas membranas están compuestas en gran parte por lípidos, que a su vez juegan un papel clave en el mantenimiento de la integridad de la membrana y aseguran que estas proteínas de membrana especializadas funcionen correctamente.

"De este trabajo y nuestro trabajo anterior, Cada vez es más evidente que las proteínas de membrana son sumamente sensibles a la química de los lípidos. "Dice Laganowsky." Dado que la composición de los lípidos difiere en los órganos del cuerpo, comprender cómo el entorno de los lípidos en estas áreas influye en la estructura de las proteínas será fundamental para abrir nuevas posibilidades para los fármacos diseñados para afectar la forma en que estos lípidos se unen entre sí ".

Las proteínas de membrana representan uno de los objetivos más importantes para el descubrimiento de fármacos farmacéuticos. con un asombroso 60 por ciento de los medicamentos en el mercado actual dirigidos a ellos por su papel integral en los procesos celulares. El papel crucial de los lípidos en el plegamiento, La estructura y función de las proteínas de membrana está emergiendo a través de múltiples informes y canales de investigación, hallazgos que están revelando los roles íntimos que juegan las interacciones lípido-proteína en el control de la estructura y función de las proteínas.

"En una celda, Las interacciones moleculares con moléculas se aprovechan para llevar a cabo procesos celulares. "Laganowsky explica." Por ejemplo, cuando comes un ají, siente una sensación de calor como resultado de una molécula en el pimiento que se une a una proteína de membrana específica que, Sucesivamente, provoca esta respuesta. De una forma similar, Nuestro estudio ha demostrado que la proteína de la membrana puede influir en su entorno lipídico circundante, y este entorno puede influir, por ejemplo, cómo se sienten las moléculas ".

Barreras para un gran avance

Las proteínas de membrana llevan a cabo funciones celulares esenciales, incluida la señalización y el transporte de moléculas a través de la bicapa hematoencefálica, que la mayoría de las drogas tienen dificultades para cruzar. Estas proteínas están incrustadas en el entorno lipídico químicamente complejo de la membrana biológica, que presenta desafíos únicos para descifrar las funciones que desempeñan los lípidos en la modulación de la estructura y función de las proteínas de membrana.

Hasta la fecha, tecnología, o la falta de ello, ha sido la principal barrera para tales investigaciones. Más allá de su experiencia en el uso de cristalografía de rayos X para determinar la estructura atómica de proteínas, El laboratorio de Laganowsky fue uno de los primeros en los EE. UU. En perfeccionar el uso de la espectrometría de masas de movilidad de iones nativos de vanguardia, una técnica que ayudó a desarrollar como investigador postdoctoral en la Universidad de Oxford, que le ha permitido a su grupo descifrar los lípidos y la membrana del lenguaje. las proteínas utilizan para comunicarse. Al arrojar nueva luz sobre cómo las interacciones lípido-proteína pueden mejorar o debilitar la unión de otros tipos de lípidos, Su investigación está cambiando nuestra comprensión de la dinámica estructural de las proteínas a nivel de la membrana celular y brindando conocimientos novedosos con el poder de transformar el diseño de fármacos. desarrollo y entrega.

"Existe una necesidad crítica de expandir nuestro conocimiento fundamental en este campo emergente aplicando y desarrollando enfoques innovadores para dilucidar cómo los lípidos modulan la función estructural de las proteínas de membrana, "Dice Laganowsky." Con este fin, continuamos estudiando una serie de canales iónicos, receptores y otros tipos de proteínas de membrana ".

Wen Liu, Yang Liu y Xiao Cong, ex miembros del laboratorio de Laganowsky dentro del Instituto de Biociencias y Tecnología (IBT) del Centro de Ciencias de la Salud de Texas A&M, también colaboró ​​en la investigación, al igual que la Dra. Gloria Conover, asistente de investigación científica en el grupo de Laganowsky desde 2017.