Gracias a la
proteómica, un equipo del Instituto
The Scripps ha identificado 62 nuevas proteínas en la membrana
nuclear interna de la célula humana que podrían estar relacionadas con
enfermedades músculo y neurodegenerativas raras, como la de Charcot-Marie-Tooth
o la distrofia muscular. El trabajo supone un primer paso hacia la
búsqueda de formas de detección y tratamiento para estas patologías.
Un equipo de
científicos del Instituto de Investigación
The Scripps (TSRI), en La Jolla
(California), ha identificado más de 50 proteínas hasta ahora
desconocidas y las ha relacionado con enfermedades degenerativas
nerviosas y musculares humanas. Los hallazgos se publican hoy en la
revista
Science.
Coordinados por los profesores del TSRI Larry Gerace y John R. Yates
III, el equipo ha empleado una técnica denominada proteómica
substractiva para identificar 62 nuevas proteínas en la membrana nuclear
interna de la célula humana. El equipo demostró que 23 de estas
proteínas estaban asociadas con alta probabilidad a 14 enfermedades
musculares degenerativas, como la distrofia muscular congénita, la
distrofia muscular de cintura pélvica, la atrofia muscular espinal y
varias formas de la enfermedad de Charcot-Marie-Tooth.
Primer paso
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Degeneración por la enfermedad de Charcot-Marie-Tooth. |
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Saber que estas proteínas pueden
contribuir o ser la causa primera de estas enfermedades degenerativas
supone un primer paso en el largo proceso de búsqueda de formas de
detección, prevención y tratamiento para ellas. "Para comprender cómo se
originan estas enfermedades necesitamos entender más sobre la red de
proteínas que interactúan en el proceso", ha comentado Gerace.
Muchas enfermedades raras se han asociado a la membrana nuclear interna.
En la superficie interna de la membrana nuclear se localiza una
estructura denominada lámina, que resulta importante para mantener la
forma y el tamaño del núcleo. Asimismo, la lámina también contribuye en
funciones especializadas de algunas células humanas, como las musculares
y las neuronas.
La lámina está compuesta por proteínas llamadas lamininas, que son como
ladrillos que conforman una estructura para el núcleo. Además, la lámina
contiene proteínas de membrana que dividen a las lamininas. "Cuando
ciertas lamininas y proteínas de la membrana interna se mutan, provocan
enfermedades", ha explicado Gerace.
Dada esta relación ente las proteínas de la lámina y la enfermedad, los
científicos querían identificar todas las proteínas de la lamina, no
sólo las 20 que habían sido encontradas hasta ahora.
En este estudio, el equipo de Gerace y Yates utilizó la técnica de
proteómica substractiva para identificar 62 proteínas de membrana
nuclear humanas. Posteriormente, Eric Schirmer, alumno postdoctoral de
The Scripps, demostró que los
genes que codifican a 23 de estas proteínas candidatas se localizan en
regiones del genoma que se habían relacionado con 14 enfermedades
músculo y neurodegenerativas.
Sin embargo, muchas de estas regiones incorporan centenares de genes en
ellas; por tanto, la identificación de los genes culpables de enfermedad
requerirá un arduo esfuerzo. "Es altamente probable que algunas de estas
enfermedades estén provocadas por las recién identificadas proteínas del
recubrimiento celular y éste es nuestro siguiente paso", ha comentado
Gerace.
Separar la mezcla
La técnica substractiva utilizada
permitió el análisis de los componentes de la membrana nuclear,
descartando los contaminantes. En total se encontraron 2.071 proteínas
diferentes, que fueron separadas de los contaminantes que suponían más
del 40 por ciento de las proteínas de membrana. A esta lista de
proteínas se aplicaron métodos computacionales para limitar la cantidad
a estas 62 nuevas proteínas de membrana nuclear humanas.
De todas ellas, los investigadores de La Jolla eligieron ocho al azar y
demostraron que todas se dirigían realmente a la membrana nuclear.
Técnicas para la proteómica
Mientras la genómica mapea la secuencia de ADN y busca la identificación
de todos los genes que conforman un organismo, la proteómica supone un
paso más y se pregunta dónde y cuándo estos genes están expresados como
proteínas.
Una de las técnicas emergentes para el estudio de la proteómica es la
tecnología de identificación de proteínas multidimensional (MudPIT) en
la que John Yates III, del Instituto
The Scripps, es pionero. Utilizando esta técnica, los científicos
son capaces de analizar e identificar un buen número de proteínas dentro
de una mezcla compleja.
La MudPIT combina fundamentalmente la cromatografía líquida, que actúa
como un tamiz molecular que separa los componentes de una mezcla, con la
espectrometría de masas, que identifica los componentes basándose en sus
masas. El instrumento detecta estas masas y utiliza un sofisticado
software para
identificar las miles de proteínas separadas.
En el estudio de
Science,
el MudPIT no fue suficiente porque la membrana interna está en contacto
con otras estructuras de la célula y no puede aislarse sin contaminar el
material. Identificar qué proteínas pertenecen a la membrana nuclear
interna y cuáles son contaminantes suponía un gran problema, que fue
solucionado gracias a la sencilla técnica substractiva que se empleó.
(Science
2003; 301: 1.380-1.382)
