La reproducción sexual y las infecciones virales en realidad tienen mucho en común. Según una nueva investigación, ambos procesos dependen de una sola proteína que permite la fusión perfecta de dos células, como un espermatozoide y un óvulo, o la fusión de un viruscon una membrana celular. La proteína está muy extendida entre virus, protozoos unicelulares y muchas plantas y artrópodos, lo que sugiere que la proteína evolucionó muy temprano en la historia de la vida en la Tierra.
El descubrimiento, publicado el 23 de febrero de 2017 en la revista Celda , revela nuevos detalles sobre la evolución del sexo. La proteína actúa como una "clave" bioquímica casi universal que permite que dos membranas celulares se conviertan en una sola, lo que resulta en la combinación de material genético, un paso necesario para la reproducción sexual. Nuevolos detalles sobre la función de la proteína podrían ayudar a combatir las enfermedades parasitarias, como la malaria, y aumentar los esfuerzos para controlar las plagas de insectos.
"Nuestros hallazgos muestran que la naturaleza tiene un número limitado de formas en que puede hacer que las células se fusionen en una sola célula", dijo William Snell, autor principal del estudio y profesor de investigación en el Departamento de Biología Celular de la Universidad de Marylandy Genética Molecular. Snell se unió a la UMD en junio de 2016, pero realizó la mayoría del trabajo en su institución anterior, el Centro Médico del Sudoeste de la Universidad de Texas.
"Una proteína que hizo posible el sexo por primera vez, y todavía se usa para la reproducción sexual en muchos de los organismos de la Tierra, es idéntica a la proteína utilizada por el dengue y los virus del Zika para ingresar a las células humanas", dijo Snell. "Esta proteína deberealmente puse la especia en la sopa primordial "
Snell y sus colegas estudiaron la proteína, llamada HAP2, en el alga verde unicelular Chlamydomonas reinhardtii . HAP2 es común entre los protozoos unicelulares, plantas y artrópodos, aunque no se encuentra en hongos o vertebrados como los humanos. Los resultados previos de Snell y sus colaboradores, así como otros grupos de investigación, indicaron que HAP2 es necesariopara la fusión de células sexuales en los organismos que poseen la proteína, pero el mecanismo exacto seguía sin estar claro.
Para el estudio actual, Snell y sus colegas de UT Southwestern utilizaron sofisticadas herramientas de análisis informático para comparar la secuencia de aminoácidos de Chlamydomonas HAP2 con el de proteínas de fusión viral conocidas. Los resultados sugirieron un sorprendente grado de similitud, especialmente en una región llamada "bucle de fusión" que permite que las proteínas virales invadan con éxito una célula. Si HAP2 funcionaba como una proteína de fusión viral,Snell razonó, luego interrumpir el ciclo de fusión de HAP2 debería bloquear su capacidad de fusionar las células sexuales.
Efectivamente, cuando el equipo de Snell cambió un solo aminoácido en el ciclo de fusión de Chlamydomonas HAP2, la proteína perdió por completo su función. Las células sexuales pudieron unirse, un proceso que depende de otras proteínas, pero no pudieron completar la fusión final de sus membranas celulares. Del mismo modo, las células podríanno se fusionan cuando los investigadores introdujeron un anticuerpo que cubrió el bucle de fusión HAP2.
"Estamos encantados con estos resultados, porque respaldaron nuestro nuevo modelo de función HAP2", dijo Snell. "Pero necesitábamos visualizar la estructura tridimensional de la proteína HAP2 para asegurarnos de que fuera similar a las proteínas de fusión viral"."
Snell contactó a Félix Rey, un biólogo estructural en el Instituto Pasteur en París que se especializa en virus. Casualmente, Rey y sus colegas acababan de determinar la estructura de Chlamydomonas HAP2 usando cristalografía de rayos X. Los resultados de Rey demostraron que, de hecho, HAP2 era funcionalmente idéntico a las proteínas de fusión viral de dengue y Zika.
"La proteína HAP2 de Chlamydomonas se pliega de manera idéntica a las proteínas virales ", dijo Rey, refiriéndose al plegamiento molecular que crea la estructura tridimensional de todas las proteínas a partir de una cadena simple de aminoácidos." La semejanza es inconfundible ".
HAP2 parece ser necesario para la fusión celular en una amplia variedad de organismos, incluidos los protozoos que causan enfermedades, las plantas invasoras y las plagas de insectos destructivas. Hasta ahora, cada versión conocida de HAP2 comparte el único aminoácido crítico en la región del bucle de fusión.Como tal, HAP2 podría proporcionar un objetivo prometedor para vacunas, terapias y otros métodos de control.
Snell está particularmente alentado por la posibilidad de controlar la malaria, que es causada por el protozoo unicelular Plasmodium falciparum.
"Desarrollar una vacuna que bloquee la fusión de las células sexuales de Plasmodium sería un gran paso adelante", dijo Snell, señalando que Plasmodium tiene un ciclo de vida complejo que depende tanto de los mosquitos como de los huéspedes humanos. "Nuestros hallazgos sugieren fuertemente nuevas estrategias paraobjetivo Plasmodium HAP2 que podría interrumpir la etapa transmitida por mosquitos del ciclo de vida de Plasmodium "
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Materiales proporcionados por Universidad de Maryland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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