Las proteínas Ras son interruptores moleculares que deciden si las células se dividen dentro de nuestro cuerpo y cuándo. Un deterioro de su función puede resultar en la formación de un tumor. El proceso de activación y desactivación de las proteínas ha sido observado en detalle por un equipo de investigación encabezado por el profesor Dr. Klaus Gerwert del Departamento de Biofísica de la Ruhr-Universität Bochum (RUB); utilizando una combinación de métodos, el equipo confirmó la hipótesis de que el socio de unión de Ras en su forma enlazada no contiene átomos de hidrógeno en los grupos fosfato. El renombrado Revista de química biológica ha publicado el informe como artículo de portada el 16 de marzo de 2018.

Posibles causas de cáncer.

Las proteínas Ras funcionan como pequeños interruptores:dependiendo de si están unidas con guanosina trifosfato (GTP) o con guanosina difosfato (GDP), se encienden o se apagan. El enlace GTP desencadena vías de señalización complejas que conducen al núcleo donde inician la división celular. Después, Las proteínas Ras se desactivan escindiendo un grupo fosfato de la molécula de trifosfato de guanosina unida y generando difosfato de guanosina.

Si este proceso se inhibe, por ejemplo debido a mutaciones en la proteína Ras, Ras permanece en su estado activo, y la división continua de células puede conducir a la formación de un tumor. "Más del 30 por ciento de todos los tumores portan una mutación de la proteína Ras, "explica el Dr. Daniel Mann del equipo de investigación". En consecuencia, la reacción de escisión de GTP en Ras es la clave para comprender muchos tipos de cáncer ".

¿Cuántos átomos de hidrógeno?

Para comprender las reacciones de escisión de GTP en Ras, los investigadores necesitan una imagen precisa del punto de partida, es decir, deben saber cómo es el GTP enlazado a Ras. Esto incluye la pregunta de si los tres grupos fosfato de la molécula de GTP contienen átomos de hidrógeno, ya que funcionan como ácidos y, por ejemplo, llevan un átomo de hidrógeno cuando se disuelven en agua.

Sin embargo, En su mayor parte, no es posible medir el hidrógeno directamente utilizando métodos convencionales como la cristalografía de rayos X. Existe una diferencia considerable entre las reacciones químicas de escisión de GTP con o sin hidrógeno enlazado. Se ha asumido generalmente que los grupos fosfato de Ras unido a GTP están libres de átomos de hidrógeno. Sin embargo, esta suposición no se basa en mediciones directas, sino en la interpretación de los cambios en los espectros de resonancia magnética nuclear e infrarroja medidos.

Supuesto común en duda

Los análisis de difracción de neutrones recientes del análogo de GTP GppNHp han provocado dudas en esta hipótesis universalmente aceptada. En el proceso, ha surgido evidencia de que, después de todo, el GTP podría contener átomos de hidrógeno. "Esto ha desafiado todas las nociones de escisión de GTP hasta la fecha, "dice el profesor asistente Dr. Carsten Kötting.

Películas 3-D con resolución subatómica

Los investigadores de RUB han realizado más mediciones, con el fin de registrar tanto los espectros infrarrojos del GppNHp que se despliega en difracción de neutrones como los espectros del GTP natural en Ras. Por lo tanto, fue posible hacer una comparación directa con la difracción de neutrones, así como una comparación con un entorno que se asemeja al de la célula humana. "Los datos infrarrojos medidos nos permiten decodificar reacciones moleculares con la resolución temporal y espacial más alta, "elabora Klaus Gerwert." Sin embargo, la información está codificada en espectros infrarrojos y, por lo tanto, es difícil de interpretar ".

Los investigadores de RUB implementan un proceso de decodificación que facilita el cálculo de datos experimentales como espectros infrarrojos y espectros de espín nuclear recopilados a través de simulaciones acopladas de mecánica cuántica / mecánica molecular. "Si los espectros calculados se corresponden con los espectros medidos en experimentos, podemos traducir las cifras que medimos en experimentos en películas tridimensionales, "dice Daniel Mann.

Hipótesis confirmada

Las películas tienen una resolución menor que una décima parte del diámetro atómico. "Estos resultados precisos nos han permitido determinar finalmente el estado de protonación exacto de GTP unido a proteínas Ras:los grupos fosfato de GTP de hecho no llevan ningún átomo de hidrógeno, "concluye Klaus Gerwert.