Un nuevo proyecto de investigación utiliza la fuente de luz canadiense para ayudar a los investigadores a comprender la proteína responsable de regular los latidos del corazón. Los errores en la estructura de esta proteína crucial pueden provocar arritmias potencialmente mortales, y comprender su estructura debería ayudar a los investigadores a desarrollar tratamientos.

Esta proteína, calmodulina (CaM), regula las señales que hacen que el corazón se contraiga y se relaje en casi todos los animales con latidos.

"Por lo general, se encuentran algunas diferencias entre las versiones de proteínas de una especie a otra, "explica Filip Van Petegem, profesor del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Columbia Británica. "Para la calmodulina ese no es el caso, está increíblemente conservado".

También supervisa cientos de proteínas diferentes dentro del cuerpo, ajustar una amplia gama de funciones celulares que son tan cruciales para nuestra supervivencia y salud como un latido constante.

"Debido a que juega un papel tan crucial en el corazón, interactuando y regulando tantas proteínas importantes diferentes, y viendo cómo la calmodulina es idéntica en todas las especies de vertebrados, el pensamiento general era que nunca podrías tener ninguna mutación en tus genes de calmodulina y sobrevivir, ", dice Van Petegem." Usted afectaría a tantos procesos diferentes en la célula ".

Pero en los últimos años, Se han identificado varios individuos que sobreviven a pesar de las mutaciones en sus genes CaM. Si bien se esperaba que esta afección condujera a consecuencias nefastas, como la epilepsia y los principales trastornos genéticos, el síntoma más grave parece ser la arritmia cardíaca, un latido irregular que mata a 40, 000 canadienses al año.

"Mucha gente no lo creyó inicialmente, pero esto ha sido confirmado, "observa, y agregó que los hallazgos han planteado preguntas completamente nuevas sobre cómo CaM realiza su negocio en el cuerpo.

Van Petegem y sus colegas recurrieron al CLS para precisar qué hicieron varias mutaciones en el funcionamiento interno de esta proteína compleja.

"Se trata de conseguir estructuras tridimensionales, y necesita rayos X muy brillantes para ver muchos de los detalles en estas estructuras, ", explica." También fuimos particularmente afortunados de tener una excelente colaboración con los Dres. Overgaard y Wimmer en la Universidad de Aalborg, Dinamarca, quien complementó nuestros estudios con datos espectroscópicos de resonancia magnética nuclear ”.

El resultado, publicado en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , ofreció más sorpresas de CaM, que contiene más de 150 aminoácidos. Un solo cambio en cualquiera de estos componentes tuvo un gran impacto en la forma de la molécula.

"Normalmente, cuando la calmodulina se une al calcio, cambia de forma, que es lo que envía la señal al canal de calcio para que se apague, y controla los latidos del corazón ", dice Van Petegem, que presenció una tremenda distorsión cuando una mutación impidió este proceso de unión. "No fue algo sutil, la forma en que toda la proteína se pliega es muy diferente".

El equipo de Van Petegem examinó cuatro variaciones mutantes diferentes de la proteína CaM que regula los latidos del corazón, encontrando diferentes estructuras para cada uno.

"Aunque las diferentes mutaciones conducen a arritmias cardíacas, la forma en que lo hacen es específica de la mutación, "dice Van Petegem. Dos de los cuatro mutantes expresaron grandes conformaciones estructurales, con diferentes consecuencias mostradas en los otros dos.

Las estructuras mutadas no se parecían en nada al CaM que se encuentra en un individuo sano, sin embargo, la proteína parecía poder cumplir la mayoría de sus funciones en el cuerpo, incluso si su control sobre los latidos del corazón se ve comprometido.

Esta idea desconcertante simplemente se suma a las complejidades de CaM, que Van Petegem ha estado persiguiendo desde que comenzó su laboratorio UBC en 2007. Por ahora, continúa sopesando las implicaciones de las imágenes proporcionadas por el sincrotrón.

"Nunca hubiéramos predicho de antemano lo que vimos, ", concluye.