SALAMANCA
La red social de las proteínas
Un equipo del CIC participa en la elaboración del mapa global de las interacciones moleculares entre proteínas humanas
Investigadores del Centro del Cáncer con Francisco Campos-Laborie, otro de los autores del trabajo. EL MUNDO
Una dedicatoria que suena a despedida, un comentario en el que felicitas el cumpleaños a un amigo de toda la vida que vive a miles de kilómetros, una canción que te alegra el día porque te recuerda a tu juventud o una fotografía del bautizo del vecino del sexto. Las redes sociales son mucho más que tablones con los que disfrutar de vídeos, imágenes o noticias curiosas. Son herramientas de comunicación global en las que los mensajes aportan, en ocasiones, una información valiosa. Seguro que mientras lees estas líneas te acuerdas de alguno que llegó a lo más profundo de tu corazón o ese consejo que hizo clic en tu cerebro y puso boca abajo tus planes de futuro. Piénsalo.
Ahora te proponemos otro ejercicio. Cambia los amigos de instituto por proteínas . Sí, los perfiles de Miguel, Laura, Santiago, María, Raúl, Nuria o Juan son ahora esas piezas básicas de la maquinaria molecular del cuerpo humano. No tienen tanto sexapil como Manolo el que despuntaba en el equipo de futbito del colegio, pero están codificadas por el genoma y de ellas dependen los diversos procesos vitales , que abarcan desde el cerebro al corazón, pasando por el estómago, los intestinos, la piel, los músculos, los huesos o los pulmones.
La relación que mantienen entre ellas es muy intensa. Y es que desempeñan un papel central en el funcionamiento del cuerpo humano. Por este motivo, conocer las relaciones entre cada una de estas piezas es «crucial» para entender la arquitectura molecular de las células o, en otras palabras, saber ¿cómo están construidas? y ¿cuál es el mapa de componentes de la compleja maquinaría celular y del organismo?
Para arrojar luz en este asunto, un equipo internacional, liderado desde Boston y con la participación de investigadores del Centro del Cáncer de Salamanca , ha publicado el mapa global de las comunicaciones entre las proteínas humanas, el llamado interactoma humano, una «especie de facebook» de las proteínas que ayudará a comprender mejor los procesos que ocurren en las células humanas y la base molecular de los procesos vitales. De hecho, según comenta el investigador Javier de Las Rivas, podría contribuir tanto al conocimiento del origen de diversas enfermedades como al desarrollo de nuevos fármacos.
El estudio, publicado en la revista Nature, analiza e identifica las interacciones moleculares entre proteína y proteína . Así, precisa, se construye un mapa de miles de relaciones que aportará información sobre las funciones celulares fisiológicas y patológicas en las que las relaciones moleculares no estaban claras.
«Se parece a una red social porque nos indica con qué amigas se relaciona cada proteína, a la vez que genera una galaxia compleja de relaciones que revela afinidades y funcionalidades concretas», subraya para, más tarde, agregar que este nuevo mapa ofrece la posibilidad de comprender cómo se conectan las proteínas entre sí y cómo interactúan a nivel molecular para construir las máquinas celulares que realizan las distintas funciones en el organismo.
Esta particular red social ayudará a asimilar los procesos moleculares que ocurren en las células y a entender las vías de acción de múltiples enfermedades y patologías. Pone como ejemplo la infección por coronavirus. En ella, tal y como detalla De Las Rivas, se produce una interacción molecular clave entre dos proteínas, una vírica -la proteína S, Spike, que está en la corona o envuelta en el exterior del virus- y una humana -la proteína ACE2, que está en la superficie de muchas de las células de los humanos, como en las del epitelio respiratorio y pulmonar–. Esta interacción es la causa de la COVID-19 .
«Si ahora o en el futuro próximo encontramos fármacos que bloqueen de modo específico esa interacción, conseguiremos evitar que el virus entre en nuestras células y que nos infecte; y con ello habremos curado la enfermedad». De esta forma, declara que se ve que los mecanismos de acción de muchos procesos patógenos se basan en interacciones proteína-proteína muy específicas que es «muy importante» descubrir para poder atacar y curar de manera eficaz esas patologías.
En la actualidad en este mapa se han testado en cientos de miles de experimentos 17.500 proteínas humanas; de modo que, si se estima que el genoma humano codifica para unas 20.000 proteínas , el porcentaje sobre el proteoma del mapa publicado es del 87,5%. Respecto al número de relaciones obtenidas positivas descritas en este trabajo, es de alrededor de 53.000 interacciones binarias proteína-proteína, informa el director del grupo de investigación en Bioinformática y Genómica Funcional del Instituto de Biología Molecular y Celular del Cáncer (CiC-IBMCC) en Salamanca.
En este punto, deja claro que las proteínas no forman parte del inicio de las dolencias , sino que estas suceden por errores o cambios en sus estructuras. Dice que, en el caso de los llamados oncogenes, que son genes mutados transformados en malignos, dan lugar a proteínas anómalas que cambian el crecimiento de las células; y en muchos casos la función correcta de esas proteínas oncogénicas está modificada por un cambio en las proteínas que interaccionan con ellas, que dejan de modular y regular de forma adecuada su función. Así, manifiesta, le sucede con la proteína RAS que es el primer oncogen descrito hace años. « La proteína RAS mutada a maligna cambia su patrón de interacciones moleculares» .
Este mapa es «un gran avance» equivalente a los logros de descifrar el genoma y el proteoma humano, pero ahora dando un salto más innovador al descifrar no solo el listado de piezas, sino cómo se unen e interactúan a nivel molecular , es decir, saber cuál encaja con cuál en un modelo binario tipo llave-cerradura, sostiene De Las Rivas para, más tarde, señalar que su obtención se ha basado en una técnica proteómica de gran escala denominada de doble híbrido.
En este sentido, explica que para aplicarla primero hay que tener clonados y guardados en el laboratorio todos los genes humanos codificantes para proteínas. En concreto, el laboratorio del doctor Vidal de Boston ha preparado y producido en los últimos años una colección de unos 18.000 genes humanos, un «pilar necesario» para realizar miles de experimentos de interacción binaria entre proteínas. En esta labor han invertido cinco años y la inversión económica ha rondado los cuatro millones de dólares.
Respecto a las ventajas, el investigador del Centro del Cáncer apunta que desde el punto de vista tecnológico experimental la principal es que proporciona un mapeo binario de forma que cada relación o interacción es testada de modo específico. «Otro tipo de técnicas y mapeos no son binarios y por ello no consiguen la misma profundidad y especificidad» .
De Las Rivas afirma que el material genético codifica las proteínas , que son la esencia de la maquinaria molecular y condiciona diversas funciones fisiológicas. Por ello, cuando se producen daños o mutaciones en el material genético, se pueden alterar las proteínas y esto puede repercutir en las funciones fisiológicas y desembocar en diversas enfermedades.
«Este mapa se puede comparar con el mapa de carreteras que permite identificar los puntos en los que se debe intervenir para garantizar la seguridad de las comunicaciones» . Por esta razón, asegura que es «clave» para desvelar, por ejemplo, dianas que permitan desarrollar fármacos que estimulan las relaciones perdidas o que bloquean ciertas relaciones patológicas. También, en su opinión, es «fundamental» para comprender la relación que media entre el material genético y el conjunto de características de un organismo.
Aunque reconoce que se ha avanzado mucho en la secuenciación de genomas, proteomas y transcriptomas, el investigador manifiesta que se necesita profundizar en los mecanismos celulares que median dicha variabilidad fenotípica y tisular o celular . En esta línea, la idea de los salmantinos es seguir colaborando en el análisis y estudio del interactoma humano con el grupo del profesor Marc Vidal de la Universidad de Harvard y del Dana-Farber Cancer Institute de Boston, con quien ya les une una buena amistad.