La naturaleza no cesa de brindar ejemplos de que puede ser mucho más complicada de lo que parece. Dos artículos recientes, uno de ellos publicado en Nature y otro en Science , revelan un fenómeno que dificulta un poco más la ya de por sí atribulada vida de los investigadores que estudian las proteínas. En Brasil hay cerca de 300 grupos dedicados a tales estudios. Alrededor del núcleo de la célula, en el espacio denominado citoplasma, existe una estructura cilíndrica formada por proteínas que actúa como un triturador: deshace las proteínas viejas y defectuosas en sus unidades, que son los aminoácidos.
Se creía que estos aminoácidos quedasen así libres y fuesen reaprovechados en la producción de nuevas proteínas que forman las células y los tejidos, en otras palabras, el organismo de las plantas y los animales, pero en otro compartimento celular: el ribosoma, con base en recetas contenidas en el material genético de las células, la molécula de ácido desoxirribonucleico (ADN).
Pero lo que ahora surge claramente indica que las proteínas responsables de ese desmontaje también son capaces de formar otras proteínas. Esa producción paralela identificada este año muestra que las proteínas, que se creía que fueran capaces únicamente de cortar a otras proteínas por entero, no ejecutan el trabajo completamente. Algunas de éstas, al margen de cortarlas, también reagrupan tramos distantes de las proteínas parcialmente desarmadas, modificándolas antes de que entren en acción.
La recombinación o splicing de proteínas, tal como se lo denomina al proceso recientemente descubierto, ayuda a entender por qué algunas vacunas no funcionan como deberían. Las vacunas se elaboran a base de antígenos, que son fragmentos de proteínas que activan a las células de defensa y preparan el organismo para enfrentar a los virus y las bacterias que los producen. Pero, como el conjunto de posibilidades de recombinación de los tramos de proteínas es amplio, pueden surgir antígenos contra los cuales el organismo no está preparado.
“Ese mecanismo ejerce una clara influencia sobre los antígenos, cuya diversidad debe aumentar de manera significativa”, le dijo a Ricardo Zorzetto, de Pesquisa FAPESP , Benoît Van den Eynde, del Instituto Ludwig de Investigaciones sobre el Cáncer de Bruselas, Bélgica, coordinador del estudio publicado online porScience el pasado 4 de marzo y presentado en la versión impresa de dicha revista el día 23 de abril.
“Por supuesto que éste no es un fenómeno raro, toda vez que otros dos ejemplos ha sido descritos desde el momento de la publicación de nuestro artículo”, declaró a Pesquisa FAPESP James Yang, del Instituto Nacional del Cáncer de Estados Unidos (NCI), el primero en identificar este mecanismo en el organismo humano.
Después de su estudio, hecho con células de tumores de riñón y noticiado el 15 de enero en Nature , esta forma alternativa de producción de proteínas fue observada por el equipo de Van den Eynde en células de tumores de piel y por otro grupo de investigadores del NCI, en el marco de un estudio que pronto será publicado.
El splicing de proteínas, descrito hace casi 20 años en células de plantas, y más tarde en organismos unicelulares, recién ahora ha sido observado en animales. Es un descubrimiento que ayuda a explicar por qué el organismo humano produce alrededor de 90 mil proteínas distintas, aunque posea tan solo cerca de 30 mil recetas registradas en el ADN. Pero, por ahora, la identificación del splicing de proteínas genera más dudas que respuestas, afirma el inmunólogo Hans-Georg Rammensee, de la Universidad de Tübingen, Alemania, en un comentario sobre el trabajo de Yang, publicado también enNature en enero.
¿La regla o la excepción?
“No sabemos todavía si en los mamíferos, los péptidos (fragmentos de proteínas) producidos de esta forma tienen una función diferente (de aquéllos fabricados con base en el ADN)”, reconoció Yang. De cualquier manera, Rammensee apunta otra posible consecuencia de la acción del mecanismo recientemente descrito: aunque no se conoce la frecuencia de la producción de proteínas con base en la rotura de una molécula original y de la nueva soldadura de sus partes, cabe la posibilidad de que esta recombinación ocurra no solamente con proteínas de células tumorales, sino también con las proteínas de células normales, de virus y de bacterias que infectan el organismo, con lo que se hace más difícil la obtención de vacunas contra algunas enfermedades.
El descubrimiento de este mecanismo indica que las excepciones al modelo creado hace 40 años, la producción de proteínas con base únicamente en el ADN, son más comunes de lo que se podría imaginar. Una pista de la complejidad de la fabricación de las proteínas surgió hace más de dos décadas, con la identificación del splicing de ARN. La molécula de ARN o ácido ribonucleico, copiada del ADN, traslada la receta de la producción de las proteínas del núcleo hacia el citoplasma. En el camino, puede perder algunos de sus segmentos internos. Como resultado de ello, una proteína elaborada bajo el comando de ese ARN acortado no podría haber sido anticipada únicamente por el análisis del tramo del ADN que lo originó.
Fue por casualidad que Yang llegó al splicing de proteínas. Hace algunos años, Yang verificó que los linfocitos T, un tipo de célula del sistema inmunológico, estaban bastante activos en una persona con cáncer de riñón. Los linfocitos T reconocían un fragmento de una proteína fabricada en grandes cantidades por las células cancerosas, el factor de crecimiento de fibroblastos 5 (FGF-5).
Con el objetivo de llegar a un medicamento contra los tumores, Yang decidió investigar qué aminoácidos integraban ese fragmento del FGF-5. Y constató que ese tramo era producto de la ruptura y la reorganización aleatoria de la molécula una vez terminada: de un segmento de 49 aminoácidos, 40 aminoácidos del tramo intermedio fueron excluidos y cinco de un extremo fueron unidos a cuatro de la otra.
Investigadores del Instituto Ludwig de Bruselas y de la Universidad de Liège, también de Bélgica, arribaron a la conclusión de que esa recombinación se produce en el triturador de proteínas: el proteasoma. Van den Eynde observó este fenómeno al estudiar un fragmento, un péptido, derivado de un antígeno producido por células de melanoma, el más agresivo de los tumores de piel. Una vez listos, solamente uno cada 10 mil péptidos sufre el splicing , que se vale de la energía generada en la propia rotura de las proteínas descartadas por el organismo.
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