MADRID, 13 Abr. (EUROPA PRESS) -
Un amplio equipo investigador internacional con participación de varios países, entre ellos España, ha producido el mapa más grande del mundo de conexiones de proteínas, que contiene pistas sobre la salud y la enfermedad, según publican en la revista 'Nature'.
El cuerpo humano está compuesto por miles de millones de células, cada una de las cuales se fabrica y mantiene a través de innumerables interacciones entre sus partes moleculares. Pero, ¿qué interacciones mantienen la salud y cuáles pueden causar enfermedades cuando salen mal?
El proyecto del genoma humano ha proporcionado una "lista de partes" de la célula, pero sólo si podemos entender cómo estas partes van juntas, o interactúan, podemos realmente empezar a entender cómo funciona la célula y qué es lo que falla en las enfermedades.
Para responder a estas preguntas, los científicos necesitaban un mapa de referencia de interacciones, un interactoma, entre proteínas codificadas por genes, que forman células y hacen la mayor parte del trabajo en ellas.
"Desde mediados de la década de 1990, nuestro equipo colaborativo ha impulsado la idea de que los mapas de interactomas pueden iluminar aspectos fundamentales de la vida", explica Marc Vidal, líder de un equipo y Director del Centro de Biología de Sistemas de Cáncer (CCSB) en el Instituto del Cáncer Dana-Farber en Boston.
"Nuestro artículo describe el primer mapa de referencia del interactoma humano, que constituye un 'andamiaje' de información para comprender mejor cómo los genes defectuosos causan enfermedades como el cáncer, pero también cómo los virus como el coronavirus que causa COVID-19 interactúan con sus proteínas humanas huésped", explica Vidal.
Casi una década después, el mapa de proteínas humanas ahora está disponible gracias a un esfuerzo conjunto, que involucra a más de 80 investigadores en los Estados Unidos, Canadá, España, Bélgica, Francia e Israel, liderados conjuntamente por Vidal, David E Hill y Michael A Calderwood, en el Instituto del Cáncer Dana-Farber, Frederick P. Roth, en el Centro Donnelly de Investigación Celular y Biomolecular de la Universidad de Toronto.
El más grande de su tipo, el mapa del Interactoma humano de referencia (HuRI) registra 52.569 interacciones entre 8.275 proteínas humanas.
Los humanos tienen alrededor de 20.000 genes codificadores de proteínas, pero los científicos aún saben muy poco acerca de la mayoría de las proteínas que codifican. Afortunadamente, esta información se puede obtener de los datos de interacción gracias al principio de "culpabilidad por asociación", según el cual dos proteínas que tienen socios interactivos similares probablemente están involucradas en procesos biológicos similares.
"Podemos usar nuestro mapa de interactoma humano para predecir la función de las proteínas --señala Roth, científico principal en el Instituto de Investigación Lunenfeld-Tanenbaum del Sistema de Salud Sinai--. Las personas pueden buscar su proteína favorita y obtener pistas sobre su función a partir de las proteínas con las que interactúa".
Los datos ya revelan información importante, como los nuevos roles celulares de las proteínas humanas y lo que falla a nivel molecular para estimular la enfermedad.
En este sentido, HuRI ya ha revelado nuevas funciones para las proteínas involucradas en la muerte celular programada, la liberación de carga celular y otros procesos.
Y, al integrar los datos de interacción de proteínas con la expresión de genes específicos de tejidos, los equipos han podido identificar redes de proteínas detrás del desarrollo y mantenimiento de diferentes tejidos, revelando nuevos objetivos terapéuticos para diversas enfermedades genéticas, incluido el cáncer y potencialmente también para enfermedades infecciosas.
Además, utilizando HuRI como referencia, también pudieron ver cómo las variantes de proteínas causantes de enfermedades provocan un nuevo cableado de la red para revelar mecanismos moleculares detrás de esos trastornos particulares.
"La secuenciación del genoma puede identificar las variantes transportadas por un individuo que las hace susceptibles a la enfermedad, pero no revela cómo se causa la enfermedad", dice Mike Calderwood, director científico del Centro de Biología del Sistema de Cáncer (CCSB) en Dana -Farber Cancer Institute.
"Los cambios en las interacciones de una proteína es un posible mecanismo de enfermedad, y este mapa proporciona un punto de partida para estudiar el impacto de las variantes asociadas a la enfermedad en las interacciones proteína-proteína", añade.
Los equipos de Toronto y Boston previamente realizaron dos estudios más pequeños que mapearon un total de alrededor de unas 14.000 interacciones de proteínas.
Para crear HuRI, los investigadores coexpresaron en pares casi todas las proteínas humanas en las células de levadura. Cuando las dos proteínas interactúan, o se unen entre sí, forman un interruptor molecular que aumenta el crecimiento de las células de levadura, una señal de que ha ocurrido una interacción.
El equipo probó todas las combinaciones posibles por parejas entre 17.500 proteínas por su capacidad de interactuar entre sí en tres versiones separadas de un ensayo basado en levadura, cada una hecha por triplicado, lo que equivale a la asombrosa cantidad de tres mil millones de pruebas separadas.
Los resultados arrojaron unas 53.000 interacciones binarias de alta confianza entre más de 8.000 proteínas, que fueron verificadas por otros métodos. La mayoría de estas interacciones no se habían detectado nunca.
Aunque es el mapa más grande de su tipo hasta la fecha, sigue siendo incompleto, ya que representa entre el 2 y el 11 por ciento de todas las interacciones de proteínas humanas. Roth explica que una razón por la que se perdieron muchas interacciones es probablemente porque las células de levadura carecen de ciertos factores moleculares específicos del ser humano que son necesarios para la función adecuada de las proteínas.
A pesar de estas limitaciones, HuRI ha más que triplicado el número de interacciones conocidas entre proteínas humanas y servirá como un recurso importante para la comunidad de investigación. Más de 15.000 personas han visitado ya el portal web de datos, que fue construido por Miles Mee, Mohamed Helmy y Gary Bader (también en el Centro Donnelly), desde que HuRI estuvo disponible en bioRxiv, un editor en línea de código abierto, en abril de 2019.
"Ya había mucha gente descargando todo el conjunto de datos, así que imagino que veremos la iteración de nuestro artículo anterior, que ya ha sido citado más de 800 veces y tiene menos de un tercio del tamaño de HuRI", concluye Roth.
