Como parte de un estudio internacional comparativo, los investigadores han probado y validado con éxito un método para investigar estructuras de proteínas dinámicas.

La medición precisa de biomoléculas puede desempeñar un papel fundamental para mejorar nuestra comprensión de los procesos vitales fundamentales. En un estudio comparativo a gran escala que involucró a 19 laboratorios de todo el mundo, un equipo que trabaja con los científicos de LMU, el profesor Thorben Cordes y el profesor Don C. Lamb, junto con el profesor Claus Seidel de HHU en Düsseldorf y el Dr. Anders Barth de la Universidad Tecnológica de Delft, ha Ahora probó un método para medir las dimensiones precisas y la comparabilidad de las biomoléculas. Sus hallazgos se publican en Nature Methods.

Las proteínas son los componentes básicos de la vida. Cada animal, cada planta y cada microorganismo está compuesto de proteínas y solo ‘funciona’ sobre la base de innumerables procesos complejos que están controlados por la interacción de diferentes proteínas. Por lo tanto, no es de extrañar que la ciencia tenga un gran interés en una mejor comprensión de estos polifacéticos bioquímicos.

El problema es que no podemos simplemente medirlos con una regla. Por lo tanto, los investigadores tienen que recurrir a una caja de herramientas completa llena de diferentes métodos de investigación para llegar a una imagen precisa de cómo se ven las proteínas, cómo se comportan y cómo funcionan.

¿Cómo se miden las estructuras de proteínas en movimiento?

El análisis FRET de una sola molécula es especialmente adecuado para este propósito. Hace uso de lo que se conoce como transferencia de energía de resonancia de Förster (FRET), donde la energía de un cromóforo excitado se transfiere sin radiación a una segunda molécula sensible a la luz. Mediante la inserción artificial de moléculas de color (cromóforos) en las biomoléculas que se investigan, es posible medir distancias extremadamente pequeñas en el rango de subnanómetros.

Este enfoque ya funciona bastante bien para medir distancias entre diferentes moléculas. La estructura de las hebras de ADN también se puede examinar de forma bastante fiable. Sin embargo, en comparación con el ADN, realizar operaciones similares con proteínas es considerablemente más complicado. Las proteínas son más variadas y, sobre todo, más móviles, lo que las hace mucho más difíciles de analizar.

No obstante, los investigadores que realizaron el estudio ahora también han podido establecer el proceso para las proteínas móviles, lo suficientemente exitoso como para lograr resultados precisos y reproducibles. Por ejemplo, pudieron medir no solo pequeñas distancias dentro de los complejos de proteínas, sino también observar diferencias estructurales a medida que las proteínas cambiaban de forma.

Los laboratorios que participaron en el estudio pudieron medir tales cambios estructurales con una precisión de un nanómetro, y eso en escalas de tiempo de menos de un milisegundo. Esta asombrosa precisión muestra que incluso los sistemas dinámicos de proteínas se pueden medir de forma reproducible con FRET.

« Hasta ahora, muchos de nuestros colegas biólogos estructurales se mostraban escépticos acerca de si el uso de FRET para analizar proteínas podría generar hallazgos reproducibles y sobre cómo interpretar los resultados cuando las proteínas se mueven », dice Thorben Cordes. « Ahora hemos podido disipar estas dudas. Pero al hacerlo, también hemos demostrado cuán pequeños y rápidos pueden ser los movimientos de las proteínas para que podamos observarlos y cuantificarlos con FRET ».

Los investigadores están convencidos: ahora se ha agregado otro instrumento versátil y confiable a la caja de herramientas de los biólogos estructurales. Su esperanza es que los datos resultantes también mejoren la precisión de las predicciones basadas en IA y, por lo tanto, avancen aún más en nuestra comprensión de los procesos dinámicos en las proteínas.