Seminario 1

Trayendo una enzima, de vuelta a la vida.

En los años 50’, los científicos se dieron cuenta de que el ADN contenía el código que le permitía a las proteínas ser sintetizadas. Sin embargo, el cómo una cadena de aminoácidos se plegaba en una completa y funcional proteína, con la apropiada estructura tridimensional, era un misterio. Algún mecanismo debía existir para asegurar el correcto plegamiento de la proteína. Pero, ¿de dónde provenía esa información? En 1957, Christian Anfinsen publicó la primera evidencia de que aquella información para el correcto plegamiento, estaba contenida al interior de la misma proteína.

Antecedentes:

Las proteínas están hechas de combinaciones de 20 aminoácidos que luego se pliegan en complejas estructuras. La cadena de aminoácidos que no se pliega se denomina: estructura primaria. Para tener actividad biológica, la proteína debe plegarse adecuadamente en estructura secundaria y terciaria. Estas estructuras se mantienen unidas a través de interacciones químicas entre el lado de aminoácidos de la cadena incluyendo el puente de hidrógeno, las interacciones hidrofóbicas y al mismo tiempo, enlaces covalentes. Estas enormes estructuras han sido un misterio por mucho tiempo. ¿Es la proteína plegada correctamente mientras es sintetizada o requiere la acción de otra proteína para hacerlo? ¿Se puede plegar a si misma espontáneamente?

En los 50’, Anfinsen era un bioquímico interesado en el correcto plegamiento de las proteínas. Específicamente, él estaba investigando la formación de los puentes de disulfuro, los que son covalentes entre el lado de la cadena que contiene cisteína la cual sirve como uno de los mayores anclas para mantener unida una estructura oculta de la proteína. El creía que la proteína misma en su interior contenía toda la información necesaria para plegarse correctamente. Él propuso la hipótesis de la termodinámica la cual propone que la estructura biológicamente activa de una proteína, era también la más termodinámicamente estable bajo condiciones de vida. En otras palabras, si las condiciones intracelulares lograban ser imitadas en un tubo de ensayo, una proteína podría naturalmente plegarse en su forma activa. Él comenzó su trabajo en una bovina oculta de ribonucléasa del páncreas y estudió su habilidad para plegarse correctamente fuera de la célula.

El experimento:

Las proteínas cumplen una gran variedad de funciones dentro de la célula. Independientemente de sus funciones, estas deben plegarse correctamente para llevar a cabo su rol biológico. Para los estudios del plegamiento de una proteína es mejor estudiar una enzima ya que su actividad biológica puede ser más fácilmente monitoreada actuando dentro de un tubo de ensayo. Anfinsen escogió una pequeña proteína oculta la cual era la enzima ribonucléasa en cual él podía monitorear el plegamiento correcto analizando su habilidad para catalizar la división del ARN.

La ribonucléasa, se activa bajo condiciones de oxidación en los tubos de ensayo. La estructura terciaria de esta, se mantiene unida a través de cuatro puentes de disulfuro. Añadiendo un agente reductor, el cual reduce el puente de disulfuro entre dos cisteínas de la cadena en dos grupos Sulfhidrilos (TIOL) los cuales pueden romper el enlace covalente. La completa desnaturalización de la ribonucléasa requiere tratarse con un agente reductor. Anfinsen monitoreó la reducción de la ribonucléasa midiendo los números de grupos de Sulfhidrilos libres presentes en la proteína. En estado de oxidación, no se encuentran estos grupos libres en la ribonucléasa ya que cada residuo de cisteína se encuentra involucrado a un puente de disulfuro. En estado completo de oxidación, por otro lado, la ribonucléasa contiene ocho grupos de Sulfhidrilos libres. Anfinsen explotó esta diferencia

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