El grupo de proteínas recientemente identificado juega un papel importante en la naturaleza

Las proteínas son los «caballos de batalla» en cada célula viva y constituyen la base química de la vida. Estas pequeñas máquinas son necesarias para convertir los alimentos en energía, gestionar el movimiento y las actividades cerebrales y luchar contra las bacterias y los virus. La función de las proteínas está estrictamente controlada en respuesta a las condiciones cambiantes, cuando, por ejemplo, un organismo enfrenta estrés y necesita adaptarse. Investigadores de la Universidad de Göttingen descubrieron recientemente un grupo de proteínas completamente nuevo que funciona como un interruptor para regular la actividad biológica. Ahora han analizado todas las estructuras proteicas conocidas y resulta que este grupo existe en todos los dominios de la vida, tanto en virus y bacterias como en hongos, plantas y animales, incluidos los humanos. Estos hallazgos tienen implicaciones de largo alcance para el tratamiento de muchas enfermedades. Los resultados fueron publicados en naturaleza química biología.

El equipo de la Universidad de Göttingen descubrió inicialmente el nuevo interruptor de proteína, conocido como «interruptor NOS» porque los átomos de nitrógeno, oxígeno y azufre están conectados, en una proteína del patógeno humano. Neisseria gonorrhoeae. Sin embargo, la pregunta seguía siendo si este cambio era de naturaleza generalizada. Los investigadores ahora han analizado la base de datos completa de estructuras de proteínas conocidas que se encuentran en un repositorio de acceso público para los interruptores NOS hasta ahora no detectados. El análisis computacional del primer autor, el Dr. Fabian Rabe von Pappenheim, de la Universidad de Göttingen, produjo cientos de aciertos, que luego se analizaron individualmente en detalle. «Investigar estas estructuras fue un esfuerzo emocionante. Fue como viajar a lo desconocido para nosotros», recuerda el profesor Kai Tittmann, de la Universidad de Göttingen, quien dirigió el estudio.

Se descubrió que el nuevo interruptor NOS existe en todos los dominios de la vida y, a menudo, en sitios de proteínas que son esenciales para la función biológica. Sorprendentemente, numerosas proteínas de algunos de los patógenos humanos más peligrosos tienen este interruptor, incluida una enzima clave del coronavirus SARS-CoV-2. De hecho, este cambio es un objetivo para el fármaco antiviral recientemente aprobado para pacientes con COVID-19 de leve a moderado que podrían tener un alto riesgo de desarrollar una enfermedad grave. Además, los investigadores descubrieron varias formas químicas nuevas del interruptor NOS, que resulta ser una plataforma de regulación de uso universal en biología. Las proteínas identificadas desempeñan funciones centrales en casi todos los aspectos de las actividades celulares, ya sea la expresión de genes, la señalización dentro y entre las células o el metabolismo.

«Creemos que el descubrimiento de estos nuevos interruptores de proteínas será un trampolín para el desarrollo de una nueva clase de fármacos que se dirija directamente a estos interruptores», dice Tittmann. «Ahora se sabe que muchas proteínas humanas con funciones conocidas en enfermedades graves, así como proteínas de bacterias y virus, están controladas por dichos interruptores. Es probable que el interruptor recién identificado también desempeñe un papel central en la regulación de su función biológica».