Evolución y diseño dan forma a la dinámica de las proteínas en dominios LOV: desde picosegundos hasta días

Área de la Ciencia:

• Bioquímica
• Biología Molecular
• Biología Evolutiva

Sus antecedentes:

• Los dominios LOV (Luz-Oxígeno-Voltaje) son fotosensores cruciales que controlan los procesos biológicos.
• Su trayectoria evolutiva y su impacto en la dinámica de las proteínas no se comprenden completamente.
• Los dominios LOV son cada vez más vitales en la optogenética.

Objetivo del estudio:

• Caracterizar sistemáticamente la dinámica de los dominios centrales naturales de LOV.
• Explorar las restricciones evolutivas que dan forma a la función y diversidad de las proteínas LOV.
• Investigar el potencial de la IA en el diseño de nuevas variantes LOV para la optogenética.

Principales métodos:

• Se utilizó espectroscopía de resolución temporal para analizar 21 dominios centrales naturales de LOV, incluidas 18 variantes nuevas.
• Se realizó un análisis filogenético para comprender la divergencia evolutiva.
• Se empleó inteligencia artificial para el diseño de novo de un dominio LOV.

Principales resultados:

• Se observó una diversidad cinética excepcional en los dominios LOV, que abarca desde picosegundos hasta días.
• Se identificaron distintos clústeres funcionales que se correlacionan con la ramificación evolutiva.
• Una variante LOV diseñada por IA demostró una función de fotociclo retenida con propiedades biofísicas únicas.

Conclusiones:

• Miles de millones de años de evolución han definido el repertorio dinámico de las proteínas LOV.
• El diseño de proteínas, incluidos los enfoques guiados por IA, puede ampliar la diversidad funcional de LOV.
• Las variantes LOV diseñadas ofrecen prometedoras herramientas optogenéticas de próxima generación.