La lente del ojo humano comprende una solución de proteína altamente concentrada, que le otorga a la lente su gran poder refractivo. Las proteínas protectoras evitan que estas proteínas se agrupen durante toda la vida. Un equipo de científicos de la Universidad Técnica de Munich TUMahora descubrió la estructura precisa de la proteína alfa-A-cristalina y, en el proceso, descubrió una importante función adicional.
El poder refractivo de la lente del ojo humano proviene de una solución de proteína altamente concentrada. Estas proteínas se crean durante el desarrollo embrionario y luego deben funcionar durante toda la vida, ya que la lente no tiene maquinaria para sintetizar o degradar proteínas.
Cuando las proteínas de la lente están dañadas, el resultado es una catarata, un enturbiamiento de la lente, o presbicia. Aquí es donde entran las proteínas protectoras: aseguran que las proteínas del ojo retengan su forma incluso bajo las influencias ambientales adversas.
"Las dos proteínas protectoras alfa-A y alfa-B-cristalina constituyen alrededor del 30 por ciento de las proteínas en el ojo humano y son extremadamente importantes para la función de la lente", dice Christoph Kaiser, primer autor de la publicación enel periódico Naturaleza, biología estructural y molecular .
Estructura de una proteína multifacética
Los intentos de determinar la estructura de la alfa-A-cristalina no tuvieron éxito durante más de 40 años. El avance se produjo para un equipo de investigación dirigido por los profesores de TUM Sevil Weinkauf, profesor de microscopía electrónica y Johannes Buchner, profesor de biotecnología, mediante la combinación de crio-microscopía electrónica, espectrometría de masas, espectroscopía de RMN y modelado molecular.
"La alfa-A-cristalina es extremadamente multifacética", dice Sevil Weinkauf. "Esto hace que sea muy difícil determinar su estructura. Fue solo después de desarrollar una nueva estrategia para el análisis de datos que pudimos demostrar que en solución se necesitaen diferentes estructuras con 12, 16 o 20 subunidades "
Protección contra la oxidación
La función típica de las proteínas protectoras es ayudar a otras proteínas a mantener su forma cuando están estresadas, por ejemplo, a altas temperaturas. Por eso también se les conoce como chaperonas.
La alfa-A y la alfa-B-cristalina también tienen esta función. Además, la alfa-A-cristalina humana tiene dos residuos de cisteína. Los átomos de azufre en estos residuos pueden formar puentes disulfuro. Los estudios bioquímicos en profundidad han demostradoque este puente tiene un impacto significativo en varias propiedades de la molécula de proteína.
"Una teoría común es que los puentes disulfuro resultan del daño a la proteína, por ejemplo a través del oxígeno", dice Johannes Buchner. "Nuestros resultados sugieren que la alfa-A-cristalina podría desempeñar un papel activo en la protección de otras proteínas de la oxidación."
Motivación para futuras investigaciones
Las investigaciones del equipo de investigación demuestran que la alfa-A-cristalina oxidada puede incluso transferir el puente disulfuro existente a otras proteínas. "Esta capacidad corresponde a la de una proteína disulfuro oxidasa", dice Christoph Kaiser. "La alfa-A-cristalina puede asíinfluyen en el estado redox de otras proteínas de la lente. Esta función también explica por qué aproximadamente la mitad de las cristalinas alfa-A en embriones ya tienen tales puentes disulfuro ".
"Alrededor del 35 por ciento de todos los casos de ceguera pueden atribuirse a cataratas, dice Sevil Weinkauf". La comprensión molecular de las funciones de las proteínas de los lentes oculares forma una base esencial para desarrollar estrategias de prevención y terapia. La comprensión de que alfa-A-la cristalina también juega un papel importante en la protección contra la oxidación, ahora generará más investigaciones "
La investigación fue financiada por la Fundación Alemana de Investigación SFB 1035 y el Cluster of Excellence Center for Integrated Protein Science Munich y el Wellcome Trust. Científicos de TU Munich, el Instituto de Biología Estructural en Helmholtz Zentrum München, el Instituto de Biotecnología enLa Universidad Técnica de Berlín y el Centro Wellcome de Biología Celular de la Universidad de Edimburgo Reino Unido participaron en la investigación.
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Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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