Las proteínas son polímeros compuestos de 20 aminoácidos diferentes, cuyas cadenas laterales tienen varias propiedades alifáticas, aromáticas, ácidas, básicas y que contienen azufre. Esta diversidad permite que las proteínas se plieguen en estructuras tridimensionales, las cuales determinan su actividad y función.

Investigadores de la Universidad de Tokio descubrieron un nuevo grupo de proteínas, notable por su forma inusual y sus habilidades para proteger contra la formación de agregaciones proteicas asociadas con enfermedades neurodegenerativas.

Un nuevo tipo

La mayoría de las proteínas tienen pliegues y giros bien definidos que forman una estructura rígida, pero el nuevo tipo tiene una estructura larga y flexible en forma de cuerda. Los investigadores encontraron la primera de estas proteínas extrañas en las moscas y la nombraron Hero.

Las proteínas Hero son resistentes al calor y están muy extendidas en animales, desde insectos hasta humanos. Los autores del hallazgo informan que las proteínas Hero pueden proteger otras proteínas, prolongar la vida útil de las moscas y proteger tanto a las moscas como a las neuronas motoras humanas de la formación de agregaciones proteicas peligrosas.

Los investigadores encontraron evidencia de que las proteínas Hero pueden promover la longevidad, al menos en las moscas.

Las proteínas con funciones similares suelen tener secuencias de aminoácidos similares incluso entre especies diferentes; los expertos se refieren a esto como conservación evolutiva.

La falta de conservación evolutiva que encontró el equipo cuando identificó por primera vez la proteína Hero parece ser una característica definitoria de este grupo, lo que hace difícil predecir su función o incluso su identidad.

Para descubrir la identidad de más proteínas Hero, los investigadores cultivaron células humanas y de moscas en el laboratorio, hicieron extractos de las células, y luego simplemente las hirvieron.

Las altas temperaturas normalmente debilitan las interacciones químicas que sostienen la estructura de una proteína, haciendo que se despliegue y se agrupe junto con otras proteínas desplegadas. Pero los investigadores encontraron que las proteínas Hero permanecieron intactas incluso a 95 grados Celsius sin perder su función.

Efecto protector

A continuación, los investigadores utilizaron una técnica analítica llamada espectrometría de masas para identificar cualquier proteína que permaneciera en los tubos de ensayo hervidos, encontrando cientos de proteínas Hero.

De este grupo el equipo seleccionó seis para estudiarlas en detalle. Cuando las proteínas Hero se mezclaron con otras proteínas “clientes”, éstas mantuvieron su forma y función a pesar del alto calor, la sequedad o la acción de productos químicos fuertes que normalmente las destruirían.

Investigadores descubrieron un nuevo grupo de proteínas que pueden proteger contra la formación de agregaciones de proteínas asociadas con enfermedades neurodegenerativas.

En los experimentos realizados con células nerviosas motoras humanas cultivadas en laboratorio, los altos niveles de proteínas Hero impidieron que las células desarrollaran las agregaciones de proteínas características de la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y restauraron sus patrones de crecimiento normales.

Con frecuencia los grandes y sensibles ojos de las moscas se utilizan como modelos de esta enfermedad, porque están deformados por las mismas mutaciones que causan la neurodegeneración en los humanos.

Los investigadores observaron que el aumento de la actividad de las proteínas Hero protegía los ojos de las moscas de la deformación causada por las agregaciones proteicas asociadas con ELA. Por el contrario, la eliminación de la actividad normal de las proteínas Hero causó defectos en el desarrollo de los ojos de las moscas.

Además, cuando modificaron genéticamente moscas sanas para tener altos niveles de proteínas Hero en todo su cuerpo, los investigadores encontraron evidencia de que estas proteínas pueden promover la longevidad. Sorprendentemente, algunas proteínas Hero causaron que las moscas disfrutaran de un 30 por ciento más de vida.

Sobre la base de estos hallazgos, los investigadores están planificando futuros experimentos para identificar cualquier patrón o regla sobre cuáles proteínas Hero ayudan a qué moléculas clientes en los organismos vivos.

Referencia: A widespread family of heat-resistant obscure (Hero) proteins protect against protein instability and aggregation. Plos Biology, 2020. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3000632