Descubren una "energía oscura" que es clave en la función de las proteínas

Especialistas del CONICET, junto a colegas de la Universidad de Buenos Aires (UBA) y de Estados Unidos, realizaron un descubrimiento significativo en el ámbito de la biología molecular. Este hallazgo se centra en la identificación de una "energía oscura", un concepto que se asemeja a su homónimo en cosmología, que juega un papel crucial en la evolución y funcionalidad de las proteínas, estructuras esenciales para la vida.

Las proteínas son fundamentales, ya que participan en diversas funciones biológicas, desde acelerar reacciones químicas hasta regular la expresión genética. Su alteración puede dar lugar a enfermedades como el cáncer y trastornos neurodegenerativos, por lo que entender su evolución y los factores que regulan su forma y función es vital para el desarrollo de nuevos tratamientos.

Tradicionalmente, se conocía que las proteínas se pliegan a partir de cadenas de aminoácidos en estructuras tridimensionales, un proceso que es clave para su funcionalidad. Sin embargo, el equipo de investigadores descubrió que, además de la energía necesaria para este plegado, existe una "energía oscura" que influye en su funcionamiento. Este descubrimiento fue posible gracias a la combinación de técnicas experimentales avanzadas, modelos computacionales y herramientas de inteligencia artificial enfocadas en la evolución y función de las proteínas, y fue publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences.

Diego Ferreiro, investigador del CONICET y uno de los líderes del estudio, explicó que, así como en cosmología la "energía oscura" afecta la expansión del universo, en el contexto de las proteínas esta energía es esencial para que cumplan sus funciones biológicas. Se definió como la diferencia entre la energía de plegado, que asegura la estabilidad estructural, y la energía evolutiva, que se relaciona con los cambios que ocurren a lo largo de la evolución.

El estudio permitió medir dos tipos de energía en las proteínas: la "energía de plegado" y la "energía evolutiva". Esta última está vinculada a las presiones selectivas que actúan sobre las funciones biológicas de las proteínas. "La nueva 'energía oscura' es la diferencia de estas dos energías", afirmó Ferreiro.

El trabajo también incluye el desarrollo de una herramienta computacional llamada VAADER, que permite localizar y cuantificar esta "energía oscura" en las proteínas. Esto no solo ayuda a identificar regiones críticas en las proteínas, sino que también podría guiar el diseño de proteínas con nuevas funciones terapéuticas y aplicaciones en biotecnología.

Los investigadores sostienen que el marco propuesto en su estudio puede transformar la manera en que se entiende el impacto de las mutaciones en la función de las proteínas, separando su efecto en la estabilidad de su estructura. Este enfoque innovador podría llevar a un mejor entendimiento de cómo diseñar sistemas nanométricos capaces de replicar las funciones de las proteínas.

El estudio fue co-liderado por Peter G. Wolynes, de la Universidad Rice, y contó con la participación de Ignacio E. Sánchez, otro investigador del CONICET, y Carlos Bueno, del Centro de Física Biológica Teórica de Rice.

Temas