Un estudio liderado por investigadores del CONICET y la UBA identificó un tipo de energía hasta ahora desconocido que incidió en la funcionalidad de las proteínas y abrió nuevas perspectivas para el diseño de terapias y desarrollos biotecnológicos.
Por Florencia Belén Mogno.
Las proteínas constituyeron uno de los componentes centrales de los sistemas biológicos y resultaron indispensables para la vida tal como se la conoció. Estas macromoléculas participaron en procesos esenciales como la aceleración de reacciones químicas, la regulación de la información genética, la comunicación entre células y el mantenimiento de la estructura celular.
Durante décadas, la investigación científica estableció que las proteínas se originaron a partir de cadenas lineales de aminoácidos que se plegaron hasta adquirir estructuras tridimensionales estables. Este proceso de plegado resultó fundamental para garantizar su estabilidad y permitir su correcta actividad biológica. Sin embargo, la estabilidad estructural no logró explicar por completo la diversidad funcional observada en estos sistemas.
Los avances tecnológicos y conceptuales en el análisis de datos, la modelización computacional y la biología evolutiva permitieron explorar nuevas dimensiones del comportamiento proteico. La integración entre teoría física, estudios evolutivos y herramientas de inteligencia artificial abrió la posibilidad de identificar variables hasta entonces no consideradas en el estudio de la función molecular.
En ese sentido y según el documento al que accedió Diario NCO, especialistas del CONICET, de la Universidad de Buenos Aires y colegas de Estados Unidos identificaron un tipo de energía hasta ahora desconocida que cumplió un rol clave en la evolución y el funcionamiento de las proteínas. El hallazgo se produjo en el Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN, CONICET-UBA).
Un hallazgo disruptivo en biología molecular
El estudio fue publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos, y propuso la existencia de una “energía oscura” molecular que explicó la diferencia entre la energía necesaria para que una proteína se pliegue y la energía requerida para que pueda cumplir su función biológica.
De acuerdo con los investigadores, esta energía no estuvo asociada a la estabilidad estructural de las proteínas, sino a las presiones de selección que actuaron sobre ellas a lo largo de la evolución.
De esta manera, el informe facilitado a este medio señaló y destacó que el trabajo introdujo una nueva variable para comprender cómo las proteínas conservaron funciones esenciales durante millones de años.
Energía de plegado, energía evolutiva y selección natural
Para arribar a estos resultados, el equipo científico aplicó un enfoque interdisciplinario que combinó teoría física, análisis de grandes volúmenes de datos evolutivos y modelos computacionales avanzados. A partir de esta metodología, lograron medir dos tipos de energía:
la energía de plegado, vinculada a la estabilidad estructural, y la energía evolutiva, relacionada con los cambios que preservaron funciones esenciales.
La “energía oscura” surgió como la diferencia entre estas dos magnitudes y permitió identificar restricciones evolutivas en regiones específicas de las proteínas. Estas restricciones limitaron la posibilidad de que ciertos sitios cambiarán sin afectar la función biológica, lo que evidenció la acción de la selección natural más allá del simple mantenimiento estructural.
El análisis indicó que cerca del 25 por ciento de los sitios proteicos concentraron esta “energía oscura”, lo que permitió distinguirlos de aquellos involucrados únicamente en el plegado de las cadenas de aminoácidos. Esta huella energética quedó registrada en las secuencias proteicas actuales y ofreció una nueva forma de interpretar la evolución molecular.
Una herramienta para medir la energía oscura
Otro de los aportes centrales del trabajo fue el desarrollo de una herramienta computacional que permitió localizar y cuantificar esta energía en proteínas concretas. Este recurso, denominado VAADER, fue puesto a disposición de la comunidad científica para facilitar el análisis funcional de proteínas.
El marco propuesto permitió pensar en una escala energética común el impacto de las mutaciones sobre la función proteica, separándolo de su efecto en la estabilidad estructural. De este modo, la herramienta facilitó la identificación de regiones críticas cuya alteración podría afectar funciones biológicas específicas.
Este enfoque aportó una nueva perspectiva para el estudio de enfermedades asociadas a fallas en proteínas, ya que posibilitó analizar mutaciones desde el punto de vista funcional y no solo estructural, ampliando el alcance de los estudios biomoleculares.
Proyecciones en salud y biotecnología
Las posibles aplicaciones del hallazgo abarcaron tanto el ámbito de la salud como el de la biotecnología. La herramienta desarrollada permitió identificar regiones funcionales en proteínas cuya actividad aún no fue caracterizada, lo que abrió nuevas oportunidades para el diseño racional de moléculas terapéuticas.
Asimismo, el enfoque resultó relevante para la ingeniería de proteínas con funcionalidades específicas, destinadas a procesos industriales, farmacológicos y tecnológicos. En el campo de la nanobiotecnología, los investigadores señalaron que comprender esta energía resultó fundamental para diseñar sistemas nanométricos capaces de replicar las acciones que realizan las proteínas naturales.
De este modo, el descubrimiento de la “energía oscura” molecular representó un avance significativo en la comprensión de los mecanismos que gobernaron la vida a nivel molecular y sentó nuevas bases conceptuales para futuras investigaciones en ciencia, salud y tecnología.
Fuente fotografías: Conicet.
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