Separarse y volver a estar juntos siempre es difícil de hacer, pero para las proteínas, es casi imposible.

Sin embargo, un algoritmo guiado por computadora puede ayudar a los científicos a encontrar el lugar correcto para dividir una proteína y luego volver a ensamblarla para que funcione, según un equipo de bioquímicos y biofísicos que informan sus hallazgos hoy (2 de octubre) en Comunicaciones de la naturaleza . Añaden que esto podría ser otro paso, tal vez incluso un paso de baile, hacia el uso de señales químicas y de luz para crear nuevos tratamientos médicos y biosensores.

"Mi laboratorio está interesado en investigar la forma en que funciona la vida celular al dirigirse a los jugadores moleculares, como proteínas y ARN, y en esta medida, hemos estado desarrollando herramientas para controlar a esos jugadores, "dijo Nikolay V. Dokholyan, G. Thomas Passananti Profesor, Facultad de Medicina de Penn State.

"Queremos hacer que estas proteínas respondan con ciertas actividades basadas en las señales luminosas, optogenéticas o químicas, quimiogenéticas, que proporcionamos. Y, asi que, con solo encender una luz o agregar un químico, la celda comienza a moverse, o bailar, o lo que queramos que hagan, basado en la proteína que estamos controlando ".

Proteínas que se doblan en complejas estructuras tridimensionales que se parecen un poco a un caramelo de cinta molecular, desempeñar un papel en muchos de los procesos más importantes del cuerpo, incluida la comunicación entre células, construyendo ADN y creando anticuerpos.

En el pasado, Los investigadores descubrieron que podían dividir proteínas mediante señales luminosas y químicas. pero encontrar el lugar preciso para hacer la división fue una cuestión de prueba y error, lo que no sería práctico para tratamientos médicos y procedimientos científicos reales.

El proceso para dividir una proteína es un poco como dividir una manzana, pero cuando las personas parten las manzanas, por lo general no tienen la intención de volver a ensamblar las piezas en una manzana sana, dijo Onur Dagliyan, becario de investigación en neurobiología, Escuela Médica de Harvard. Dagliyan trabajó con Dokholyan y Klaus M. Hahn, Thurman Distinguido profesor de farmacología, Universidad de Carolina del Norte-Chapel Hill, en el estudio.

"En este trabajo en particular, intentamos establecer principios de diseño sobre cómo se puede mirar la estructura, o secuencia de una proteína e identificar los sitios que permiten esta división y reensamblaje, "dijo Dagliyan.

Para encontrar los mejores sitios para la división de proteínas, Los investigadores analizaron cómo se dividieron varias proteínas en el pasado y utilizaron esos datos para crear un modelo matemático de la estructura de la proteína. o modelo de puntuación física. El modelo, luego, dio a los investigadores la capacidad de encontrar lugares que tuvieran las mejores probabilidades de una división exitosa.

Los investigadores utilizaron el algoritmo para identificar sitios divididos en varias proteínas, incluida la tirosina quinasa Lyn, inhibidor de la disociación de nucleótidos de guanosina y factor de intercambio de guanina.

La capacidad de dividir proteínas, y luego hacerlas funcionales nuevamente, podría tener implicaciones de gran alcance, según los investigadores. El equipo, por ejemplo, podría ver usos futuros de esta técnica en terapias como la terapia de células T con CAR. En la terapia de células T con CAR, Los médicos extraen las células inmunitarias de los pacientes de su cuerpo y las modifican para matar las células anormales. como las células cancerosas. Luego, los médicos reinyectan estas células modificadas en los pacientes.

"Si queremos ofrecer algo:una celda de ingeniería, o célula madre, o célula bacteriana diseñada, por ejemplo, a un cuerpo con fines terapéuticos, es posible que no queramos que estén activos todo el tiempo, "dijo Dagliyan." Quieres apagarlos y encenderlos, y la gente en el campo está tratando de encontrar formas de controlar esas proteínas, solo para poder controlar esas células. Entonces, esa es una posibilidad que podría estudiarse ".

Dagliyan agregó que el proceso podría usarse para unir biosensores a proteínas que luego podrían usarse para ayudar a identificar no solo el comportamiento de una proteína, sino cómo funcionan las redes de proteínas.

La división de proteínas sería otra herramienta para los investigadores médicos, dijo Dokholyan, quien agregó que su laboratorio ha ayudado a desarrollar la señalización optogenética y cromogénica de individuos y grupos de proteínas.

Los investigadores han publicado el programa en línea en spell.dokhlab.org.

"Esta es una herramienta que básicamente automatiza el proceso, para que no nos ayude a controlar solo una proteína de esta manera, pero se convertirá en una plataforma completa, y esta plataforma ahora está disponible para científicos de todo el mundo, "dijo Dokholyan.