Las GTPasas constituyen una familia de proteínas muy grande, cuyos miembros están involucrados en el control del crecimiento celular, transporte de moléculas, síntesis de otras proteínas, etc. A pesar de las muchas funciones de las GTPasas, siguen un patrón cíclico común. La actividadde las GTPasas está regulada por factores que controlan la capacidad de las GTPasas para unirse e hidrolizar el trifosfato de guanosina GTP a difosfato de guanosina GDP. Hasta ahora, se ha asumido de forma general que una GTPasa está activa o "encendida" cuando estáunido a GTP e inactivo o "apagado" en complejo con GDP. Por lo tanto, las GTPasas a veces se denominan "interruptores" moleculares.
El factor de elongación traslacional bacteriano EF-Tu es una GTPasa, que juega un papel crucial durante la síntesis de proteínas en bacterias, ya que el factor transporta los aminoácidos que forman las proteínas de una célula a la fábrica de síntesis de proteínas celulares, el ribosoma.Estudios estructurales previos que utilizan cristalografía de rayos X han demostrado que EF-Tu se presenta en dos formas tridimensionales marcadamente diferentes dependiendo de si el factor está "activado" es decir, unido a GTP o "desactivado" es decir, unido a GDP.Por lo tanto, siempre se ha considerado que la unión de GTP / GDP es decisiva para la conformación estructural del factor.
Sin embargo, una colaboración de investigación entre investigadores del Departamento de Biología Molecular y Genética de la Universidad de Aarhus y dos universidades estadounidenses revela que la estructura y función de EF-Tu, y probablemente también otras GTPasas, son mucho más complejas de lo que se suponía anteriormente.El grupo de Søren Thirup, el análisis cristalográfico de rayos X de E. coli EF-Tu ha demostrado que EF-Tu unido a una variante de GTP, GDPNP, también puede ocurrir en el estado "apagado", que se caracteriza por una estructura más abierta.En colaboración con investigadores estadounidenses, el estudiante de doctorado de Charlotte Knudsen, Darius Kavaliauskas, realizó más estudios utilizando una forma especial de microscopía de fluorescencia que permite observar la estructura espacial de las moléculas de EF-Tu individuales en solución.
EF-Tu se marcó con un donante de fluorescencia y un aceptor de fluorescencia. Cuando el donante se irradia con luz de una determinada longitud de onda, la luz se absorberá y se convertirá en luz con una nueva longitud de onda. El aceptor capturará la luz y volverá a emitiren una tercera longitud de onda, si está muy cerca del donante. La luz transmitida se mide en un microscopio confocal, mediante el cual se puede determinar la distancia entre el donante y el aceptor en las moléculas EF-Tu para miles de moléculas en solución, por lo queproporcionando información sobre los aspectos dinámicos de EF-Tu.
las GTPasas son mucho más dinámicas de lo que se supone
El estudio mostró que EF-Tu en solución no está en una estructura fija, cuando el factor está ligado al PIB o variaciones con GDPNP, y por lo tanto debería estar "desactivado" o "activado", respectivamente. En cambio, EF-Tu activóresultó ser extremadamente dinámico al aparecer como una mezcla de estructuras. Esta tendencia fue más pronunciada cuando se incluyó GDPNP en la solución, de acuerdo con el estudio cristalográfico de rayos X. Solo cuando se unió al ribosoma, EF-Tu asumió el activo esperadoformar.
Los resultados indican que en el futuro, las GTPasas deben considerarse como moléculas mucho más flexibles que no solo están "encendidas" o "apagadas". Las GTPasas son objetivos obvios de los medicamentos: como ejemplos, las infecciones bacterianas pueden en principio curarse mediante la inhibición deEF-Tu, mientras que la GTPasa ras p21 está mal regulada en aproximadamente el 30% de todos los cánceres, especialmente las formas particularmente mortales en el pulmón, colon y páncreas. Sin embargo, hasta ahora no ha sido posible desarrollar un fármaco utilizable contra estos dosobjetivos, pero el descubrimiento de la alta flexibilidad de las GTPasas puede ayudar a cambiar esto.
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Materiales proporcionado por Universidad de Aarhus . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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