Las proteínas evolucionan en el borde del autoensamblaje supramolecular

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología estructural
• Biología molecular

Sus antecedentes:

• El autoensamblaje de proteínas en complejos simétricos es común en toda la vida.
• La simetría proteica puede conducir a una agregación dañina, como se ve en la enfermedad de células falciformes.

Objetivo del estudio:

• Investigar la universalidad del autoensamblaje de proteínas inducido por mutación en complejos simétricos.
• Explorar la relación entre la geometría de la estructura de las proteínas y el ensamblaje supramolecular.
• Identificar puntos calientes predecibles para el ensamblaje y comprender los mecanismos de protección.

Principales métodos:

• Se introdujeron mutaciones puntuales para aumentar la hidrofobidad superficial en 12 complejos proteicos simétricos distintos de Escherichia coli.
• Mutantes expresados en Saccharomyces cerevisiae para observar el ensamblaje in vivo.
• Utilizó mediciones biofísicas y microscopía electrónica para caracterizar los ensamblajes.
• Realizó análisis estructurales de mutantes y un gran conjunto de datos de complejos simétricos.

Principales resultados:

• Todos los complejos simétricos probados formaron conjuntos supramoleculares in vitro e in vivo tras la mutación.
• Las mutaciones puntuales desencadenaron la formación de fibrillas largas en cuatro casos in vivo.
• Los mutantes se autoensamblaron en sus estados plegados, distintos de la formación amiloide.
• Puntos calientes geométricos identificados para el ensamblaje supramolecular, predecibles por su estructura.
• Descubrieron que los residuos hidrófilos amortiguan químicamente estos puntos calientes geométricos, evitando el mal montaje.

Conclusiones:

• Las mutaciones puntuales a menudo pueden inducir a las proteínas plegadas a formar estructuras de orden superior.
• El potencial de mal ensamblaje es contrarrestado por la selección negativa.
• Este fenómeno puede aprovecharse para diseñar nanomateriales intracelulares.