Los orígenes del alosterio y la evolutividad de las proteínas: un estudio de caso

Área de la Ciencia:

• Ingeniería de proteínas y biología estructural.
• Biología evolutiva y evolución molecular.

Sus antecedentes:

• Las proteínas poseen adaptabilidad inherente, crucial para la evolución de nuevas funciones.
• La comprensión de la base estructural de la adaptación de las proteínas es clave para la evolución.

Objetivo del estudio:

• Investigar los principios estructurales que subyacen a la adaptación de las proteínas a las nuevas especificidades de los ligandos.
• Explorar el papel de las mutaciones en la mediación de la adaptación evolutiva en los dominios PDZ.

Principales métodos:

• Análisis de los cambios estructurales en un dominio PDZ tras la adaptación a una nueva clase de ligandos.
• Identificación de mutaciones intermedias de puente de clase alejadas del sitio de unión del ligando.
• Caracterización de una red (sector) de aminoácidos coevolucionados y conservados evolutivamente.

Principales resultados:

• La adaptación se produce preferentemente a través de mutaciones de puente de clase ubicadas lejos del sitio activo.
• Estas mutaciones enlazan funcionalmente diferentes clases de ligandos, lo que demuestra la neutralidad condicional.
• Las mutaciones de puente de clase inducen cambios alostéricos, mejorando la plasticidad conformacional y permitiendo nuevas funciones mientras se conservan las existentes.
• El fenotipo de puente de clase está vinculado a mutaciones dentro de un sector de coevolución conservado que conecta el sitio activo con regiones superficiales distantes.

Conclusiones:

• Los mecanismos alostéricos en las proteínas pueden originarse en la capacidad de adaptación más que únicamente en los requisitos funcionales.
• El estudio destaca la importancia de las mutaciones alostéricas distantes en la evolución de las proteínas y la diversificación funcional.
• Las redes de coevolución conservadas (sectores) juegan un papel crítico en la mediación de la adaptación y la evolutividad de las proteínas.