Un equipo de investigadores del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Universitat de Valéncia, en colaboración con la Universidad de California-San Francisco y la Universidad de Estocolmo, ha desarrollado una nueva escala que mide las preferencias de los aminoácidos en un entorno de membrana biológica.
Publicado en la revista Science Advances, este avance proporciona una herramienta fundamental para comprender mejor el plegamiento y la inserción de proteínas en membranas, procesos esenciales en muchas funciones biológicas y enfermedades.
Además, representa un recurso útil para el diseño de proteínas sintéticas con aplicaciones biomédicas y biotecnológicas.
Diferenciación entre regiones de la membrana
Las membranas biológicas están compuestas por una bicapa lipídica, donde se insertan proteínas que cumplen funciones críticas, como el transporte de moléculas y la señalización celular.
La escala desarrollada permite entender cómo los aminoácidos se posicionan en la membrana, diferenciando entre regiones transmembrana y la interfase.
Mientras que el núcleo de la membrana es altamente hidrofóbico, la interfase actúa como una zona de transición entre el medio acuoso y la membrana, siendo crucial para la estabilización de proteínas.
Metodología innovadora y hallazgos
Para desarrollar esta escala, los investigadores diseñaron un sistema experimental basado en la glicosilación de proteínas en membranas, permitiendo clasificar a los aminoácidos según su comportamiento en tres estados:
- solubles en agua
- adheridos a la interfase
- insertados en la membrana
Se midieron las energías de transferencia aparentes (ΔGapp) de los 20 aminoácidos naturales, permitiendo cuantificar sus tendencias de ubicación en la interfase o en la región transmembrana.
Los resultados mostraron que, aunque existe una correlación entre las escalas de transferencia a la interfase y al núcleo hidrofóbico, hay diferencias clave en ciertos aminoácidos.
Por ejemplo, los residuos cargados positivamente como la arginina y la lisina presentan una fuerte preferencia por la interfase de la membrana, al igual que los aminoácidos aromáticos como el triptófano y la tirosina.
Esto confirma estudios previos que indican que estos aminoácidos juegan un papel clave en la estabilización de proteínas en la interfase.
Aplicaciones en biomedicina y biotecnología
El estudio comparó esta escala biológica con escalas basadas en datos estructurales de proteínas de membrana, encontrando una correlación significativa.
Este enfoque experimental valida la metodología utilizada y abre nuevas posibilidades para el diseño racional de proteínas de membrana y péptidos con funciones específicas.
Según los investigadores:
esta herramienta no solo ayuda a comprender los mecanismos naturales de inserción de proteínas en membranas, sino que también proporciona una base para el desarrollo de péptidos terapéuticos, como péptidos antimicrobianos o fusogénicos, con potenciales aplicaciones en biomedicina y biotecnología
Este avance fue posible gracias a la colaboración entre expertos en biofísica de membranas y biología estructural, utilizando técnicas avanzadas de análisis computacional, estudios biofísicos y biología molecular.
La investigación fue financiada por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades de España y la Generalitat Valenciana a través del Programa Prometeo para grupos de excelencia.
