Investigadores realizan experimentos comparando proteínas de novo con proteínas generadas por computadora

Las proteínas son componentes de cada célula. Cómo han cambiado en el curso de la evolución con el propósito de asumir nuevas funciones en el cuerpo, ha sido durante mucho tiempo un tema de investigación. El hecho de que las proteínas puedan emerger prácticamente de la nada, a partir de una nueva estructura de ADN que emerge al azar, en partes del genoma que antes no codificaban, se ha establecido hace relativamente poco tiempo y no ha sido objeto de mucha investigación en comparación con el procesos evolutivos “tradicionales”. Un equipo de investigadores checos y alemanes encabezado por la bioquímica Dra. Klára Hlouchová de la Universidad de Praga y el especialista en bioinformática Prof. Dr. Erich Bornberg-Bauer de la Universidad de Münster han llevado a cabo, por primera vez, experimentos comparando de novo proteínas con proteínas generadas por ordenador en cuanto a su estabilidad y solubilidad- y han podido demostrar pequeñas pero significativas diferencias entre ellas. El estudio ha sido publicado en la edición actual de la revista Nature Ecology and Evolution.

El equipo comparó dos tipos de proteínas: 1800 candidatas a de novo proteínas que se encuentran en moscas de la fruta y humanos, donde se ubican en partes no génicas del genoma en forma de ADN, y proteínas generadas aleatoriamente por computadora. Mientras que las predicciones relativas a la estructura -que los investigadores llevaron a cabo con la ayuda de varios programas informáticos- hicieron clasificaciones muy similares de ambas clases de proteínas, las investigaciones realizadas en el laboratorio mostraron pequeñas diferencias que las predicciones no mostraban. por ejemplo, el de novo las proteínas en los experimentos de laboratorio mostraron en promedio una solubilidad ligeramente más alta, basada en la llamada estructura secundaria. “Lo que también encontramos es que, a pesar de que sus orígenes son tan jóvenes, de novo las proteínas pueden integrarse mejor en la célula de lo que hubiéramos esperado de las proteínas que emergen al azar “, dice el autor principal Brennen Heames de Münster. “Estos resultados apuntan a que la selección natural ocurre en la fase temprana de la aparición de estas proteínas”.

Nuestros resultados son particularmente útiles para la investigación básica en el campo de la de novo evolución. Pero en nuestro conjunto de datos hay muchos humanos de novo proteínas cuya solubilidad y capacidad de agregación investigamos. Esta última capacidad juega un papel en una variedad de enfermedades, y algunos estudios ya han demostrado que de novo las proteínas también pueden estar asociadas con enfermedades. Quizás nuestros resultados nos ayuden a aprender más sobre el papel de estas proteínas hasta ahora poco investigadas en el desarrollo de enfermedades”.

Margaux Aubel, coautora del grupo Münster

Los estudios anteriores a menudo han analizado de novo evolución desde un ángulo puramente teórico, examinando grandes conjuntos de datos. Los estudios experimentales, por otro lado, investigan principalmente de novo proteinas Aunque ya se ha realizado una comparación de proteínas de novo con secuencias generadas aleatoriamente en estudios teóricos, nunca se ha verificado en experimentos. Porque el de novo Las proteínas son relativamente jóvenes y se encuentran en ADN no codificado expuesto a poca o ninguna presión evolutiva, estas proteínas son más fáciles de comparar con proteínas generadas aleatoriamente que con proteínas antiguas establecidas.

El equipo utilizó programas informáticos para predecir las propiedades de las proteínas. Los investigadores produjeron las proteínas necesarias para el análisis experimental, examinándolas mediante espectrometría de masas. En una nueva ronda de experimentos, agregaron una enzima degradadora de proteínas que les permitió probar cuántas de las proteínas se degradaron realmente y luego sacar conclusiones sobre su estabilidad. Para investigar la solubilidad de las proteínas, el equipo utilizó un mecanismo de transporte molecular del Escherichia coli bacteria como indicador. Las proteínas solubles así identificadas se definieron más estrechamente mediante la secuenciación de ADN de próxima generación.