Las proteínas y el estrés

Imagínese una pareja que baila el tango en giros y cortadas sobre la pista y, de pronto, llegan a un área resbalosa. Para evitar una patinada o una caída fea, ambos deben cooperar equilibrándose hasta que salgan del momento difícil.

De manera similar un cierto tipo de proteína ayudante, llamada chaperona molecular específica del estrés, impide que otras proteínas a las que ayuda colapsen durante las situaciones estresantes y lo hace desplegando un largo brazo de sustento que las envuelve, según ha demostrado un equipo investigador encabezado por la Universidad de Michigan.

Cuando el estrés ha pasado, la chaperona repliega su brazo lo cual permite que ambas proteínas se reagrupen y vuelvan a la vida normal adentro de la célula.

“El nuevo estudio ilustra cómo la flexibilidad ayuda a las proteínas, que son cruciales para la mayoría de las tareas necesarias para que existan las células, se desempeñen bien bajo condiciones estresantes”, dijo la bióloga molecular de la UM, Ursula Jacob, autora señor de un artículo sobre este tema que se publicará el 1 de marzo en la versión de Internet de la revista Cell.

La función de una proteína depende de su forma y la forma de una proteína depende de cómo se pliega en complejas configuraciones tridimensionales. Las chaperonas moleculares son más conocidas porque ayudan en el proceso de plegado de las proteínas.

La mayoría de las chaperonas moleculares están activas solamente cuando están plegadas estrechamente. Pero los científicos de la Universidad de Michigan descubrieron recientemente que ciertas proteínas, específicas en el estrés, se tornan en chaperonas activas solamente cuando están parcialmente desplegadas y pierden parte de su estructura. Este descubrimiento contraría todas las presunciones más comunes acerca de las chaperonas moleculares.

En el artículo de Cell, el equipo encabezado por Jakob describe cómo funciona una de estas proteínas, la Hsp33 que ayudan específicamente en el estrés.

La Hsp33 es una proteína bacterial que se despliega parcialmente y se torna activa cuando se expone a oxidantes como la lejía (hipoclorito de sodio). La Hsp33 ayuda a que otras proteínas sobrevivan el despliegue proteínico inducido por la lejía y, al hacerlo, torna a la bacteria resistente a este poderoso oxidante.

Las chaperonas Hsp33 impiden que otras proteínas que se despliegan formen grandes grumos destructivos de proteína inactiva que pueden matar a la bacteria. En concierto con otras chaperonas la Hsp33 ayuda así a que las proteínas “abrazadas” recuperen su estructura una vez que ha pasado el estrés.

“La forma en que operan estas proteínas tiene sentido ya que pueden responder muy rápidamente a las condiciones que despliegan a otras proteínas”, dijo Jakob, profesora en el Departamento de biología Molecular, Celular y de Desarrollo en el Colegio de Literatura, Ciencia y las Artes, y profesora asociada en el Departamento de Química Biológica de la Escuela de Medicina de la UM. “Pero esto también plantea varias interrogantes: ¿cómo pueden funcionar las proteínas mientras están parcialmente desplegadas? Y, dado que están desordenadas ¿cómo puede proporcionar orden a las otras proteínas?”.

Los investigadores de la UM han descubierto que la Hsp33 emplea astutamente sus propias regiones parcialmente desplegadas para conectarse con las otras proteínas que están desplegándose y así las protege. En la analogía del baile, la Hsp33 es la proteína que extiende un brazo largo y flexible en torno de su pareja.

El brazo de la Hsp33 ayuda a estabilizar a ambas proteínas “danzantes” mientras transcurre el acontecimiento estresante y esto previene que la pareja de la chaperona colapse en la pista de baile.

“Y, por supuesto, como en la pareja que baila, hay un estrecho juego estructural entre la Hsp33 y sus proteínas clientes”, dijo Dana Reichmann, investigadora en el laboratorio de Jakob y autora principal del artículo en Cell. “Una vez que el desempeño ante el estrés ha pasado, se repliega el brazo de la Hsp33 lo cual permite que ambos bailarines recobren su postura y reanuden sus propios desempeños”.

Además de Reichmann y Jakob, los coautores del artículo en Cell son Ying Xu y Michael Fitzgerald, del Departamento de Química de la Universidad Duke; Claudia Cremers y Marianne Ilbert del Departamento de Biología Molecular, Celular y de Desarrollo de la UM; y Roni Mittelman, del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencia de Computadoras en la UM.

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