Diseñan un modelo de ratón para estudiar la función mecánica de las proteínas

Un equipo internacional de científicos, entre ellos varios investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC), ha generado el primer modelo de ratón que permite estudiar de manera directa la función mecánica de las proteínas en un organismo vivo.

El modelo, publicado hoy en la revista Nature Communications, se basa en la inserción de un módulo llamado HaloTag-TEV en la proteína titina, una de las responsables de la elasticidad del músculo esquelético y cardiaco, explica el doctor Jorge Alegre, director del laboratorio de Mecánica Molecular del Sistema Cardiovascular del CNIC.

Gracias a este módulo introducido en el gen, los investigadores pueden marcar la proteína con fluorescencia -lo que ayuda a ver dónde se ha insertado el módulo.

Además, el módulo incluye una diana para cortar la proteína e interrumpir su función mecánica (en un momento dado y de manera controlada) para estudiar las consecuencias de esa interrupción.

Por último, el módulo confiere a la proteína “un punto de anclaje” a superficies que facilita su posterior estudio, una vez aislada, por medio de técnicas de molécula individual.

Todo esto contribuye a establecer por primera vez “un puente entre la modulación de las propiedades mecánicas de proteínas y sus consecuencias a nivel celular”, explica el director del laboratorio del CNIC.

Que las células y los organismos vivos en general responden al ambiente y a sus variaciones es algo ya conocido pero “de entre esas condiciones ambientales a las que los seres vivos deben adaptarse, a menudo nos olvidamos de las fuerzas puramente mecánicas que continuamente se ejercen sobre ellos”, comenta el doctor Alegre

“Esta relación entre las células y los componentes mecánicos de su entorno es sumamente importante, porque detrás de ella se encuentra la explicación a numerosos fenómenos relacionados con la enfermedad, como la metástasis en el caso del cáncer o la arterosclerosis, asociada a diferentes trastornos cardiovasculares”.

En las últimas décadas, la ciencia se ha beneficiado del desarrollo de nuevas tecnologías que han permitido estudiar el comportamiento mecánico de las proteínas, últimas responsables a nivel molecular de que las células sean capaces de sentir y generar fuerzas.

Estas técnicas han facilitado el acceso a la caracterización de las propiedades mecánicas de moléculas individuales, estudiadas una a una, lo que ha transformado el conocimiento que teníamos acerca de la relación entre las fuerzas y las moléculas biológicas.

Sin embargo, trasladar esa relación a su entorno natural para comprender cómo se produce realmente en el contexto celular era algo que hasta ahora no resultaba posible.

El módulo HaloTag-TEV se puede aplicar a otras proteínas con función mecánica, con lo que en un futuro podrá utilizarse para estudiar otros sistemas, incluidos algunos relacionados con diversas enfermedades musculares y del corazón.