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Biofísica

Limpieza molecular

Un estudio revela la estructura atómica de las proteínas que eliminan el exceso de hemoglobina presente en la sangre

053_Hemoglobina_201NatureUn equipo formado por ocho investigadores daneses y noruegos y un brasileño logró un objetivo buscado desde los años 1960: resolver a nivel atómico la estructura de las proteínas que se combinan para evitar que la hemoglobina –la proteína que transporta oxígeno y que aporta el color rojo a la sangre– alcance concentraciones tóxicas para el organismo y capaces de dañar los órganos del cuerpo. El trabajo se publicó en la edición del 20 de septiembre de la revista Nature. Según el profesor Cristiano Luis Pinto de Oliveira, del Instituto de Física de la Universidad de São Paulo (IF-USP), quien participó en el estudio, el descubrimiento podrá contribuir al desarrollo de remedios que alivien las crisis de intoxicación por hemoglobina que padecen los portadores de paludismo y enfermedades congénitas de la sangre.

Las moléculas de hemoglobina, transportadas por los hematíes, los glóbulos rojos de la sangre, están formadas por cuatro subunidades, que contiene cada una un ión de hierro que reacciona fácilmente con otros elementos químicos, especialmente con los átomos de oxígeno. Esto hace de la hemoglobina la principal difusora del oxígeno por los tejidos del cuerpo.

Empero, cuando esta proteína sale de los hematíes, se separa en dos dímeros (cada uno con dos subunidades), dejando muy expuestos a los iones de hierro. Las altas concentraciones de hemoglobina en esta forma pueden ser muy tóxicas. El problema se agudiza en los riñones, donde esa molécula tiende a acumularse, dado que la función del órgano es depurar la sangre. También sufren con esa perturbación los pacientes con ciertas enfermedades hereditarias y los portadores del parásito que causa el paludismo, cuyos hematíes se rompen constantemente liberando un exceso de hemoglobina en el plasma.

El organismo humano cuenta con un mecanismo natural para eliminar el exceso de esa proteína. En la sangre circula otra proteína, la haptoglobina, que se une a los dímeros de la hemoglobina, encerrando y neutralizando sus iones de hierro. Este complejo hemoglobina-haptoglobina (Hb-Hp) es a su vez extraído de la sangre por las células denominadas macrófagos. Estas células hacen eso por medio de proteínas llamadas receptores CD 163. A través de una conexión con sitios específicos, los receptores “capturan” y retiran los complejos Hb-Hp de la circulación sanguínea.

La estructura átomo por átomo de la hemoglobina se conoce desde 1959, cuando científicos lograron hacer crecer un cristal de la macromolécula y observar cómo es que ella interfiere en el paso de los rayos X, un fenómeno conocido como difracción. Pero hasta hace poco no fue posible hacer lo mismo con la haptoglobina y el complejo Hb-Hp. “La principal dificultad consistía en la forma peculiar de la haptoglobina, difícil de cristalizar”, explica Oliveira.

Coordinados por el biomédico Soeren Moestrup, de la Universidad de Aarhus, en Dinamarca, los investigadores comenzaron en 2006 la búsqueda de la condición ideal para purificar y cristalizar las sustancias deseadas. El esfuerzo implicó diversas técnicas bioquímicas y biofísicas. Oliveira colaboró con el análisis de la difusión de los rayos X se por las moléculas en una solución acuosa. La técnica permitió confirmar que el formato de las células cristalizadas es el mismo de aquéllas disueltas en agua. Las estructuras en alta resolución obtenidas revelan cómo se forma la haptoglobina a partir de dos subunidades (en azul claro y azul oscuro en la figura), conectadas en una forma nunca vista antes en proteínas. Incluso muestran cómo se forma el complejo Hb-Hp y cómo éste se conecta con los receptores CD 163.

Artículo científico
ANDERSEN, C.B.F. et al. Structure of the haptoglobin–haemoglobin complex. Nature.  v. 489. 20 sept. 2012.

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