Los científicos llevan décadas estudiando cómo se pliegan las proteínas. Esta investigación cobró impulso a finales de 2020, cuando AlphaFold demostró que podía predecir las estructuras de las proteínas con gran precisión. Pero, ¿qué sucede exactamente cuando las proteínas pasan del estado desplegado al plegado y viceversa? Esta es información que los científicos han luchado por visualizar. Entonces, investigador de química de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign Martín Gruebele y compositor y desarrollador de software Carla Scaleti Se reunieron para probar el sonido.
Las proteínas son vitales para la vida y participan prácticamente en todos los procesos bioquímicos que hacen posible la vida. Consisten en una o más cadenas de aminoácidos (llamadas polipéptidos) que se pliegan en estructuras tridimensionales complejas. Estas configuraciones son muy específicas y determinan la función de una proteína. Las proteínas mal plegadas son responsables de enfermedades como la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, la fibrosis quística y la diabetes.
Scaletti y Gruebele mapearon los enlaces de hidrógeno (enlaces relativamente débiles entre cadenas polipeptídicas y entre las cadenas y el entorno celular acuoso circundante) que se formaban cuando una proteína pasaba de un estado desplegado a un estado plegado. Los investigadores asignaron un tono a cada tipo de título. También utilizaron simulaciones de dinámica molecular y análisis de datos para representar los eventos de plegamiento y despliegue (Proceso. Nacional. Académico. Ciencia. EE.UU 2024, DOI: 10.1073/pnas.2319094121).
Cuando los investigadores reprodujeron los sonidos, descubrieron que las proteínas podían cruzar la barrera de desplegada a plegada y viceversa de diferentes maneras. Algunos enlaces de hidrógeno aceleraron el proceso y otros lo ralentizaron. «No había infinitas maneras de cruzar, pero ciertamente había al menos tres», dice Gruebele. Clasificaron estos caminos en autopistas, ambiguos y serpenteantes.
En modo carretera, las proteínas se plegaron muy rápidamente. En modo serpenteante, hicieron contactos iniciales e intermedios, se separaron y volvieron a intentarlo hasta que acertaron. «Estamos diciendo que es más rápido y más lento, pero todavía es del orden de decenas de nanosegundos», dice Scaletti.
Los investigadores también notaron que los residuos de aminoácidos que ralentizaban el proceso de plegamiento no eran aleatorios, sino siempre los mismos.
Clasificaron las transiciones entre la carretera y el meandro como ambiguas. Esta tercera vía, distinta de las otras dos, fue verificada mediante estudios computacionales.
“Desde el punto de vista de la sonificación, no sólo nos interesa el sonido al principio y al final; Nos interesa saber cómo llegar desde el principio hasta el final”, dice Scaletti. Scaletti y el coautor Kurt J. Hebel desarrollaron el software utilizado por los investigadores. llamado kima.
Birte Höcker, bioquímico molecular de la Universidad de Bayreuth que no participó en el estudio, afirma que aunque la predicción de estructuras se ha vuelto mucho más precisa en los últimos años, los científicos aún no comprenden detalladamente los pasos del proceso. Se necesitan métodos para ayudar a analizar este proceso, afirma. «El análisis de datos realizado aquí aporta nuevos aspectos muy interesantes».
Añade que con la sonificación “ahora puedes oír cuando se hacen contactos y es una forma diferente de sentir lo que sucede durante la flexión”.
