Un nuevo estudio dirigido por Peter Wollins de la Universidad Rice ofrece nuevos conocimientos sobre la evolución de las proteínas plegables. La investigación fue publicada en Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
Investigadores de Rice y la Universidad de Buenos Aires utilizaron la teoría del paisaje energético para distinguir entre las partes plegables y no plegables de una secuencia de proteínas. Su estudio ilumina un debate en curso sobre si los fragmentos de ADN que codifican sólo una parte de una proteína durante su iniciación pueden plegarse por sí solos.
Los investigadores se centraron en la amplia relación entre los exones en la estructura de las proteínas y la evolución del plegamiento de las proteínas. Destacaron la importancia de los exones, las partes de un gen que codifican proteínas, y los intrones, las regiones silenciosas que se pierden durante la traducción de genes en proteínas.
“Utilizando la extensa organización genómica exón-intrón y los datos de secuencia de proteínas ahora disponibles, exploramos la conservación de los límites del exón y evaluamos su comportamiento utilizando mediciones teóricas del paisaje energético”, dijo Wollins, D. Profesor de Ciencias de la Fundación R. Bullard-Welch, Profesor de Ciencias. , Química, Biociencias. , Física y Astronomía y Codirector del Centro de Biofísica Teórica (CTBP).
Cuando se descubrió el gen fragmentado en la década de 1970, se sugirió inmediatamente que descomponer esta secuencia ayudaba a crear una proteína plegable. Cuando los investigadores volvieron a examinarlo en la década de 1990, los datos existentes eran contradictorios, dijo Volins.
El equipo ha examinado ahora los exones como posibles módulos de plegamiento de proteínas en 38 familias de proteínas abundantes y conservadas. A lo largo de generaciones, los exones pueden moverse aleatoriamente a lo largo del genoma, lo que resulta en cambios genéticos significativos y la creación de nuevas proteínas. Los resultados muestran que la distribución de los tamaños de los exones se desvía de la parsimonia, lo que sugiere que la selección evolutiva está presente.
“El plegamiento de proteínas y la evolución están estrechamente relacionados”, dijo Ezequiel Galpern, investigador postdoctoral de la Universidad de Buenos Aires.
Las proteínas naturales son cadenas lineales de aminoácidos que suelen plegarse formando estructuras tridimensionales compactas para llevar a cabo funciones biológicas. La secuencia específica de aminoácidos dicta la estructura 3D final. Por lo tanto, la idea de que los exones se traduzcan de forma independiente en regiones proteicas plegadas, o pliegues, es muy atractiva.
Utilizando métodos computacionales, los investigadores midieron la probabilidad de que una cadena de aminoácidos codificada por un exón se pliegue en una estructura 3D estable similar a una proteína completa. Sus resultados muestran que, aunque no todos los exones conducen a módulos plegables, los exones más conservados, que se encuentran consistentemente en diversos organismos, son compatibles con un plegamiento mejorado.
El estudio encontró un vínculo entre el plegamiento de proteínas y la evolución en ciertas familias de proteínas globulares. El plegamiento de proteínas implica cadenas de aminoácidos que se pliegan en el espacio para realizar funciones biológicas dentro de escalas de tiempo relevantes. Esta correlación es un concepto fundamental en la ciencia de las proteínas, evaluado utilizando datos genómicos y funciones energéticas.
Curiosamente, la tendencia general no se mantuvo para todas las familias de proteínas, lo que sugiere que otros factores biológicos pueden influir en el plegamiento y la evolución de las proteínas. El trabajo de los investigadores allana el camino para que futuros estudios comprendan estos factores adicionales y su impacto en la biología evolutiva.
