Las células pueden evitar las "filtraciones de datos" al permitir que las proteínas de señalización entren en sus núcleos gracias a un mecanismo biofísico peculiar que involucra un borrón de proteínas parecidas a espaguetis. han demostrado investigadores de la Universidad Rockefeller y la Facultad de Medicina Albert Einstein. Su estudio aparece en la edición del 23 de marzo de la Revista de química biológica .

En cada célula humana todos los planos e instrucciones del cuerpo se almacenan en forma de ADN dentro del núcleo. Las moléculas que necesitan viajar dentro y fuera del núcleo (para activar o desactivar genes o recuperar información) lo hacen a través de pasajes llamados complejos de poros nucleares (NPC). El tráfico a través de estos NPC debe controlarse estrictamente para evitar el secuestro del ADN por parte de virus o un funcionamiento defectuoso como en el cáncer.

Para viajar a través de NPC, muchas moléculas deben estar unidas a proteínas llamadas factores de transporte (TF), que actúan como lanzaderas que reconoce el NPC. Pero el NPC enfrenta un desafío:debe reconocer y vincularse con precisión a los TF para dejarlos pasar sin admitir tráfico no deseado, pero debe dejarlos pasar rápidamente, en cuestión de milisegundos, para que la célula pueda cumplir con sus funciones. Proteínas que se sabe que se unen con precisión a moléculas específicas, como anticuerpos, normalmente permanecen pegados a sus objetivos durante períodos de hasta meses.

"¿Cómo diablos tienes el tipo de especificidad que vemos en las interacciones proteína-proteína como los anticuerpos, y, sin embargo, ¿tienen el tipo de velocidad que vemos con el agua de una sartén de teflón? ", preguntó Michael Rout. profesor de la Universidad Rockefeller que fue uno de los coautores principales del trabajo.

Para investigar esta paradoja, El equipo de Rout, en colaboración con un equipo dirigido por David Cowburn en la Facultad de Medicina Albert Einstein, examinó el material dentro del poro nuclear. La apertura está revestida con un tipo de proteínas conocidas como polipéptidos intrínsecamente desordenados:tramos de aminoácidos sin un forma definida.

"Lo que llena el NPC es ... como espaguetis, hebras muy largas hechas de una especie de material ondulado, "dijo Ryo Hayama, el becario postdoctoral que fue uno de los primeros coautores del estudio.

Los polipéptidos intrínsecamente desordenados del NPC se denominan nucleoporinas fenilalanina-glicina, o FG Nups. Las interacciones entre FG Nups y TF son clave para la función de control del poro nuclear. Pero, ¿cómo funciona esta interacción? ya sea en células sanas o enfermas, no se entiende bien, principalmente debido a los desafíos de estudiar proteínas con trastorno intrínseco.

"Los métodos convencionales como la microscopía electrónica o la cristalografía solo pueden ofrecer una vista muy literalmente borrosa, porque las proteínas mismas son borrosas, ", Dijo Rout." Están desordenados y moviéndose ".

Hayama y el coautor Samuel Sparks realizaron experimentos termodinámicos en los que construyeron FG Nups de diferente número de repeticiones de FG y midieron la cantidad de calor que emitían cuando se mezclaban con proteínas de factor de transporte. Estos datos podrían usarse para calcular cómo el número de puntos de contacto entre el factor de transporte y el NPC afecta la fuerza y ​​rapidez con que se unen entre sí.

Descubrieron que la clave para que esta interacción sea tan específica, pero fugaz estaba en muchos rápidos, contactos transitorios entre factores de transporte y FG Nups. De manera similar a los hilos y ganchos de velcro, cada par de aminoácidos de la región FG Nup solo se une al factor de transporte muy débilmente, con un resultado global de afinidad entre los dos socios; pero a diferencia del velcro, los socios no estuvieron pegados más de lo necesario para que el factor de transporte viajara a través del poro nuclear.

"No puedo pensar en ninguna analogía en la vida normal que haga lo que hace esto, "Dijo Rout." Tienes este borrón de (aminoácidos) entrando y saliendo (el factor de transporte) con una velocidad extraordinaria ".

Esta interacción "difusa" es inusual, y posiblemente un caso extremo entre las interacciones proteína-proteína en las células, Dijo Cowburn. Pero entenderlo es importante para controlar el acceso al núcleo, una vulnerabilidad clave en la función celular ". En los cánceres, puede haber mutaciones en el complejo de poros nucleares y en los factores de transporte celular, "Dijo Cowburn." Y, igualmente, Se sabe que numerosos virus se dirigen deliberadamente al complejo de poros nucleares y los factores de transporte y los alteran para usurpar la (célula) para sus propios fines. Aún no se sabe exactamente qué están haciendo y cómo lo están haciendo, porque todavía estamos tratando de desenredar el mecanismo normal ".