MADRID, 21 Sep. (EUROPA PRESS) -
Un nuevo estudio ha revelado los pasos químicos de un importante proceso de modificación celular que añade una etiqueta química a algunos ARN. Interferir en este proceso en los seres humanos puede provocar enfermedades neuronales, diabetes y cánceres y ahora un equipo de investigación ha obtenido imágenes de una proteína que facilita esta modificación del ARN en las bacterias, lo que les ha permitido reconstruir el proceso, según publican en la revista 'Nature.'
Los ARN de transferencia (ARNt) son los que "leen" el código genético y lo traducen en una secuencia de aminoácidos para fabricar una proteína. La adición de una etiqueta química -un grupo de metil-azufre- a un lugar concreto de algunos ARNt mejora su capacidad de traducir el ARN mensajero en proteínas. Cuando este proceso de modificación, llamado metiltiolación, no se produce correctamente, pueden incorporarse errores a las proteínas resultantes, lo que en los seres humanos puede provocar enfermedades neuronales, cáncer y un mayor riesgo de desarrollar diabetes de tipo 2.
"La metiltiolación es omnipresente en las bacterias, las plantas y los animales --explica Squire Booker, bioquímico de la Universidad Estatal de Pensilvania e investigador del Instituto Médico Howard Hughes que dirigió el equipo de investigación--. En este estudio, determinamos la estructura de una proteína llamada MiaB para comprender mejor su papel en la facilitación de este importante proceso de modificación en las bacterias".
La proteína MiaB de la bacteria Bacteroides uniforms es un miembro de la familia de enzimas SAM radicales (S-adenosilmetionina). Las enzimas SAM radicales suelen utilizar uno de sus propios grupos de hierro y azufre para convertir una molécula de SAM en un "radical libre" que ayuda a avanzar en la reacción. A diferencia de la mayoría de las otras enzimas SAM radicales, MiaB contiene dos clústeres de hierro-azufre: un clúster SAM radical y un clúster auxiliar, donde tiene lugar la mayor parte de la intrincada química.
La imagen de MiaB en acción con moléculas de SAM y ARNt en varios puntos durante la metiltiolación permitió a los investigadores deducir los pasos químicos durante el proceso de modificación. En primer lugar, una molécula de SAM dona su grupo metilo al grupo auxiliar de hierro y azufre de MiaB.
"La fuente del átomo de azufre unido al ARNt ha sido controvertida, pero nuestras estructuras revelan que un grupo metilo de SAM se une a un átomo de azufre en el grupo auxiliar de hierro-azufre de MiaB --explica Olga Esakova, profesora asistente de investigación en química en Penn State y primera autora del artículo--. Este grupo metilo y el azufre al que se une en MiaB son los que finalmente se transfieren al ARNt, pero se producen algunos pasos adicionales antes de que el ARNt pueda aceptar el grupo metiltio".
La adición de un electrón fragmenta una segunda molécula de SAM en un radical libre. El radical, en última instancia, toma un átomo de hidrógeno del ARNt, que es sustituido por el grupo metiltio de MiaB.
"Inicialmente, el hidrógeno del ARNt no está posicionado de forma que permita tanto el acceso al radical que lo elimina como el acceso al grupo metiltio que debe ser transferido, porque el hidrógeno y los átomos unidos a él están todos alineados en el mismo plano", añade Booker.
"Nuestras estructuras muestran que el grupo metiltio en el grupo auxiliar de MiaB induce un cambio de geometría en ese punto del ARNt que sufre la metiltiolación, que cambia a una forma más bien tetraédrica, con el hidrógeno en una posición óptima para ser arrancado por el radical y el grupo metiltio en una posición óptima para la posterior transferencia", prosigue.
El resultado de estos pasos es un ARNt con el grupo metiltio añadido y una modificación exitosa. Ahora los investigadores esperan identificar cómo se reconstruye el grupo auxiliar después de cada recambio, de modo que el proceso pueda continuar durante múltiples rondas. También están investigando las proteínas análogas que desempeñan un papel similar en el proceso de modificación en los seres humanos.
