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La proteína Ras está presente en prácticamente todos los seres vivos y desempeña una función importante en la totalidad de las células. Esta proteína tiene múltiples funciones pero, quizás, la más importante es la que cumple en la regulación del crecimiento celular. El profesor Klaus Gerwert, biofísico de la Universidad del Ruhr en Bochum (Alemania), ha descrito recientemente en la Online Early Edition de la revista PNAS el mecanismo molecular por el cual la proteína Ras acelera la división del trifosfato de guanosina (GTP), ralentizando así el crecimiento celular.

Para llevar a cabo sus investigaciones utilizó la espectroscopía de infrarrojos y simulaciones por ordenador. Gracias a estas técnicas se observó que Ras creaba una gran tensión en una cadena de grupos fosfato, lo cual facilita la separación de uno de ellos frenando así el crecimiento celular.

La proteína Ras mutada se relaciona con la formación de tumores, pues la reacción descrita anteriormente se ralentiza y de este modo desactiva el freno al crecimiento celular. «Nuestros hallazgos podrían ser útiles para desarrollar moléculas pequeñas que restablezcan la correcta velocidad de las reacciones mediadas por las proteínas Ras», afirmó Gerwert. «Por lo tanto, estas moléculas serían interesantes para tratar el cáncer».

Actualmente, enfermedades como la leucemia mieloide crónica (LMC) pueden tratarse con moléculas anticancerígenas como el fármaco Glivec. Sin embargo, aún no se han descubierto moléculas con un efecto similar sobre la proteína Ras mutada. «Gracias a que las reacciones de la proteína Ras se pueden observar con un grado de detalle considerablemente superior, se espera poder desactivar la molécula mutada utilizando fármacos como Glivec y restablecer así el ritmo de crecimiento normal de la célula», añadió Gerwert.

Habitualmente, la proteína Ras frena el crecimiento celular mediante la eliminación de un grupo fosfato de la molécula de GTP. Ésta presenta tres grupos fosfatos unidos entre sí. Si la molécula se encuentra en un medio acuoso, el tercer grupo fosfato se puede separar espontáneamente, incluso sin la ayuda de la proteína Ras. No obstante, el proceso es muy lento. Ras acelera el proceso de separación en un factor cinco, y una segunda proteína denominada GAP lo acelera hasta cinco veces más. El equipo de Bochum ha descubierto recientemente la causa de esta aceleración.

La proteína Ras varía la forma de la cadena trifosfato dentro de la molécula de GTP enfrentando el tercer y el segundo grupo fosfato y creando así una tensión en la cadena. «Es como darle cuerda a un muelle con una llave en un coche de juguete», explicó Gerwert.

«La proteína Ras sería la llave y los grupos fosfato formarían el muelle.» La proteína GAP crea una tensión aún mayor en el muelle al girar también el primer grupo fosfato para enfrentarlo al segundo. Así, la molécula de GTP pasa a un estado de alta energía que facilita la separación del tercer grupo fosfato de la cadena, similar a cuando el coche de juguete echa a andar tras darle cuerda.

Los resultados se obtuvieron utilizando una técnica de espectroscopía de infrarrojos por transformada de Fourier (FTIR) desarrollada en el Instituto de Biofísica. Mediante esta técnica, los investigadores estudian las reacciones y las interacciones de las proteínas con una elevada resolución temporal y espacial y obtienen resultados mucho más precisos que con el microscopio. «Sin embargo, la espectroscopía no ofrece imágenes tan bonitas como el microscopio, sino que muestra espectros de infrarrojos muy complejos», explicó el Dr. Carsten Kötting del equipo de investigación. «Es como un código secreto que se debe descifrar.»

Debido a la enorme potencia de cálculo necesaria, actualmente, estas simulaciones mecanocuánticas no permiten describir de forma fiable grandes moléculas como una proteína completa. Por ello los investigadores analizaron únicamente la molécula de GTP y la parte de la proteína Ras o GAP que interacciona directamente con el GTP. Las otras zonas de las proteínas fueron descritas mediante una simulación de dinámica molecular menos elaborada.

«Al combinar las distintas simulaciones es fácil ser inducido a error», afirmó Till Rudack. «Por tanto se debe verificar la calidad de los resultados comparando el espectro simulado con el espectro de infrarrojo obtenido experimentalmente.» Si ambos espectros coinciden, la estructura de las proteínas se puede determinar con una precisión de una millonésima de micrómetro, tal y como se mostró en el estudio realizado en la Universidad del Ruhr en Bochum.

 

Fuente: CORDIS