El estudio podría arrojar luz sobre cuántas otras proteínas se unen con el colesterol de la membrana

Buenos Aires-(Nomyc)-Luego de que un virus de la gripe infecta una célula huésped y secuestra su funcionamiento interno para crear copias de sí mismo, estas copias se juntan en yemas virales que se liberan de la célula anfitriona para infectar de nuevo y ahora, un nuevo estudio del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) proporciona la imagen más clara, hasta el momento, de cómo los brotes se pellizcan de la membrana de la célula huésped.

Usando una técnica llamada espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) en estado sólido, el equipo del MIT descubrió que dos moléculas de colesterol se unen a una proteína de la gripe llamada M2 para separar las yemas virales de su huésped.

La configuración molecular crea una forma de cuña exagerada dentro de la membrana celular que curva y estrecha el cuello del virus en ciernes hasta que se rompe el cuello.

Mientras que la investigación previa había demostrado que la acción de M2 ​​durante la gemación dependía de las concentraciones de colesterol en la membrana celular, el nuevo estudio demuestra el papel exacto que juega el colesterol en la liberación del virus.

Y aunque el equipo se centró en una proteína de la gripe en su estudio, “creemos que con este enfoque hemos desarrollado, podemos aplicar esta técnica a muchas proteínas de membrana”, dice Mei Hong, profesor de química del MIT y autor principal del artículo, que aparece en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias la semana del 20 de noviembre.

La proteína precursora Amiloide y Alfa-Sinucleína, implicadas en la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson, respectivamente, se encuentran entre las proteínas que pasan al menos algunas de sus vidas dentro de las membranas celulares, que contienen colesterol en sus capas grasas, dice Hong.

“Alrededor del 30 por ciento de las proteínas codificadas por el genoma humano están asociadas con la membrana celular, por lo que estamos hablando de una gran cantidad de interacciones directas e indirectas con el colesterol”, señala y agrega que “ahora tenemos una herramienta para estudiar la estructura de proteínas que se une al colesterol”.

Desafíos dinámicos                                                                                                                                                                                                 Las primeras imágenes y los estudios experimentales mostraron que la proteína M2 de la gripe era necesaria para la gemación viral, y que la gemación funcionaba mejor en las membranas celulares que contenían una concentración específica de colesterol.

“Pero teníamos curiosidad», dice Hong y agrega que “sobre si las moléculas de colesterol realmente se unen o interactúan con M2, aquí es donde entra en juego nuestra experiencia en RMN de estado sólido”.

La RMN utiliza las propiedades magnéticas de los núcleos atómicos para revelar las estructuras de las moléculas que contienen esos núcleos.

La técnica es especialmente adecuada para estudiar el colesterol, “que en general ha sido difícil de medir a nivel molecular porque es muy pequeña y dinámica, interactúa con muchas proteínas y la membrana celular donde la observamos también es dinámica y está desordenada” dice Hong.

La técnica de RMN permitió a Hong y sus colegas fijar el colesterol “en su entorno natural en la membrana, donde también tenemos la proteína M2 en su entorno natural”, comenta la especialista.

Luego, el equipo pudo medir la distancia entre los átomos de colesterol y los átomos en la proteína M2 para determinar cómo las moléculas de colesterol se unen a M2, así como la orientación del colesterol dentro de las capas de la membrana celular.

“Utilizando métodos de RMN de estado sólido altamente sofisticados, el equipo de Mei Hong muestra que es posible determinar distancias precisas entre átomos de moléculas de colesterol y átomos de cadena lateral y de cadena lateral de la proteína M2, y así determinar la interacción colesterol / M2”, explica Markus Zweckstetter, un líder del grupo de investigación en el Instituto Max Planck de Química Biofísica, que no participó en el estudio.

“Debido a que las proteínas de membrana son el objetivo de muchas drogas y el colesterol influye en la estructura y función de estas proteínas, el enfoque descrito por el equipo de Mei Hong es un gran avance y sienta las bases para entender la interacción del colesterol y la composición de la membrana y la función de proteínas de membrana que desempeñan papeles críticos en la salud y la enfermedad” agrega Zweckstetter.

Colesterol y curvatura de la membrana                                                                                                                                                                        El colesterol no se distribuye uniformemente en toda la membrana celular: hay “balsas” enriquecidas con colesterol junto con áreas menos enriquecidas.

La proteína M2 tiende a ubicarse en el límite entre las áreas de balsa y no braza en la membrana, donde el virus en ciernes puede enriquecerse con colesterol para construir su envoltura viral.

La configuración que Hong y sus colegas observaron en el cuello en ciernes – dos moléculas de colesterol unidas a M2 – crea una forma de cuña significativa dentro de la capa interna de la membrana celular.

La cuña produce una curvatura en forma de silla de montar en el cuello en ciernes que se necesita para cortar la membrana y liberar el virus.

“Los nuevos hallazgos no tienen ninguna implicación directa para vacunar o tratar la gripe, aunque podrían inspirar nuevas investigaciones sobre cómo prevenir la aparición de brotes virales”, concluye Hong.                                                                                                             Nomyc-23-11-17