By Investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC) y de la Universidad de Columbia en Nueva York han descubierto un ‘muelle molecular’ clave para la regulación de una proteína esencial para la función de los músculos y el corazón.
El trabajo, publicado en ‘Nature Communications’ y que ha sido coordinado por el investigador del CNIC, Jorge Alegre-Cebollada, describe específicamente el mecanismo de regulación de la elasticidad de la proteína gigante titina: “Es una proteína clave para el funcionamiento de nuestros músculos en general, y del corazón en particular. Prueba de ello es que mutaciones en el gen de la titina son causa frecuente de miopatías y de miocardiopatías”.
Este ‘muelle molecular’ permite que las células musculares se contraigan en sintonía, si bien «no es un muelle sencillo» y uno de los varios mecanismos físicos que determinan la elasticidad de titina es el desplegamiento de ciertas regiones de su estructura, llamadas dominios inmunoglobulina.
De hecho, existen más de cien dominios en titina cuya acción concertada determina la elasticidad global de esta proteína. En este sentido, usando técnicas de bioinformática y de biología estructural, el equipo se percató de que estos dominios inmunoglobulina incluían un contenido elevado de un aminoácido muy especial, la cisteína.
«En una proteína, cuando dos cisteínas están próximas, pueden dar lugar a un enlace químico entre ellas, denominado ‘puente disulfuro'», comenta Alegre-Cebollada, para informar de que también observaron que muchos de los dominios inmunoglobulina de titina podían establecer estos puentes disulfuro y, además, que era posible que se produjera un intercambio dinámico de estos puentes denominado isomerización.
Concretamente, a su juicio, lo «más interesante» que descubrieron es que la presencia e isomerización de estos puentes disulfuro predecían cambios drásticos en las propiedades elásticas de la titina. Actualmente, los investigadores están analizando cómo la modificación del estado rédox de titina es utilizada por el organismo como mecanismo de modulación de la actividad muscular y cardiaca, y cómo distintas enfermedades pueden interferir con la actividad mecánica de la proteína, resultando en pérdidas funcionales.
Los hallazgos mecánicos que publicamos han sido posibles gracias a sistemas reconstituidos in vitro, de los cuales hemos aprendido mucho. El reto ahora es entender cómo estos principios básicos emergen en el ser vivo, que es lo que pretendemos en mi grupo mediante un enfoque multidisciplinario que incluye lo mejor de la fisiología, la biología, la física y la bioquímica
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