Publicado 25/01/2021 08:37CET

Investigan parches de proteínas de diseño aumentan la señalización celular

Ilustración de una matriz de proteínas diseñada en una superficie celular. Esta nueva clase de material proteico interactúa con las células vivas sin ser absorbida por ellas y puede influir en la señalización celular.
Ilustración de una matriz de proteínas diseñada en una superficie celular. Esta nueva clase de material proteico interactúa con las células vivas sin ser absorbida por ellas y puede influir en la señalización celular. - IAN HAYDON, INSTITUTO DE MEDICINA DE UW

MADRID, 25 Ene. (EUROPA PRESS) -

Una nueva clase de material proteico que interactúa con las células vivas sin ser absorbido por ellas puede influir en la señalización celular, según un nuevo estudio publicado en la revista 'Nature'. Este descubrimiento podría tener implicaciones de gran alcance para la investigación con células madre y permitir el desarrollo de nuevos materiales diseñados para modular el comportamiento de los sistemas vivos.

La investigación ha sido dirigida por el laboratorio Baker de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington, en Estados Unidos, y el laboratorio Derivery del Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido.

Las células interactúan con su entorno a través de receptores en su superficie. Estos receptores pueden unirse a hormonas, neurotransmisores, fármacos y toxinas. Cuando esas moléculas se unen a un receptor, esto desencadena una respuesta dentro de la célula, un proceso conocido como señalización.

Pero para la célula es importante que esta respuesta sea transitoria para seguir respondiendo a la señal más adelante. Para lograr esto, las células comúnmente terminarán la señalización absorbiendo tanto un receptor activado como la molécula que lo estimuló, apuntando así a ambos para su destrucción dentro de la célula.

"Esta tendencia de las células a internalizar los receptores probablemente reduce la eficacia de las inmunoterapias --explica Emmanuel Derivery, profesor asistente en el Laboratorio de Biología Molecular MRC de la Universidad de Cambridge--. De hecho, cuando los fármacos de anticuerpos se unen a sus receptores diana y luego se internalizan y degradan, siempre se deben inyectar más anticuerpos".

Para crear una forma de evitar esto, el erudito postdoctoral del laboratorio Baker Ariel Ben-Sasson diseñó nuevas proteínas que se ensamblan en parches grandes y planos. Este andamiaje molecular se diseñó posteriormente para contener moléculas de señalización.

El estudiante de posgrado Joseph Watson del laboratorio Derivery demostró que tales materiales proteicos pueden adherirse a las células, activar receptores de superficie y resistir ser absorbidos por la célula durante horas o incluso días.

"Este trabajo allana el camino hacia una biología celular sintética, donde se puede diseñar una nueva generación de materiales de proteínas múltiples para controlar el comportamiento complejo de las células", añade David Baker, profesor de bioquímica en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington y director de la Instituto de Medicina de la UW para el Diseño de Proteínas.

Al intercambiar qué receptores de la superficie celular estaban dirigidos por el parche, los investigadores demostraron que se podían activar diferentes tipos de células.

"Ahora tenemos una herramienta que puede interactuar con cualquier tipo de células de una manera muy específica --resalta Ben-Sasson--. Esto es lo emocionante de la ingeniería de proteínas: abre campos que la gente no puede esperar".

Según la coautora Hannele Ruohola-Baker, profesora de bioquímica en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington y directora asociada del Instituto de Medicina de la Universidad de Washington para la Medicina Regenerativa y de Células Madre, las versiones de estos nuevos materiales podrían eventualmente ayudar a los médicos a aliviar los peligros de la sepsis controlando la respuesta inflamatoria a la infección.

Incluso podrían permitir formas completamente nuevas de tratar COVID-19, enfermedades cardíacas y diabetes, y tal vez mitigar los efectos posteriores de los accidentes cerebrovasculares, incluida la enfermedad de Alzheimer.

"Este avance ayuda a allanar el camino para el uso de la biología celular sintética en la medicina regenerativa", destaca Ruohola-Baker.