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Representación de las estructuras de los dominios TetD humana (izquierda) y bacteriana (derecha). A destacar la alta similitud entre ellas, que ha persistido durante miles de millones de años de evolución.
Cerdanyola del Vallès, 28 de julio 2023 La transcripción es un proceso universal en todos los seres vivos en el cual la secuencia de ADN de un gen se copia (se transcribe) para generar una molécula de ARN. Es el primer paso para sintetizar las proteínas, indispensables para las funciones del organismo.
Los factores de transcripción son proteínas que controlan el proceso de transcripción. Lo hacen uniéndose a una secuencia específica de ADN. Su función es regular (activar y apagar) los genes para asegurarse que se expresan en las células deseadas en el momento adecuado y en la cantidad adecuada durante toda la vida de la célula y el organismo.
Un equipo de investigación del Sincrotrón ALBA liderado por Roeland Boer, responsable de la línea de luz XALOC, ha estado estudiando una de estas proteínas. Su nombre es RcopLS20. Es un regulador de la transcripción de las bacterias que ejerce su función mediante la formación de un bucle de ADN. Lo crea en unirse a dos regiones de la cadena que están separadas por unos 75 pares de bases (las subunidades de las cuales está formado el ADN). RcopLS20 contiene un dominio (una zona) de tetramerización que es el responsable de inducir este bucle de ADN.
Los mecanismos de regulación de la transcripción son muy diferentes entre procariotas (bacterias) y eucariotas (humanos, por ejemplo). Hasta ahora, no se había visto ninguna homología estructural entre las proteínas tetraméricas que inducen el bucle del ADN en eucariotas y procariotas respectivamente. Ahora, el equipo del ALBA ha usado luz de sincrotrón para analizar la estructura del dominio de tetramerización de RcopLS20 (RcoTetpLS20) y compararlo con el dominio de tetramerización de p53, una conocida familia de proteínas humanas relacionada con la aparición del cáncer.
Los resultados muestran que el dominio de tetramerización de RcopLS20 tiene una gran similitud en su estructura cuando la comparas con la de p53. Así, por primera vez se ha descrito que la proteína bacteriana RcopLS20 forma tetrámeros y adopta una estructura similar a la que tienen la familia de proteínas humanas p53. El grupo científico ha puesto el nombre de TetD a este dominio proteico común entre bacterias y humanos.
"Descubrir que este dominio del factor de transcripción, el TetD, existe en bacterias y humanos con una función similar es una gran sorpresa. Sugiere que los principios básicos de las funciones del sistema son muy parecidos, a pesar de las diferencias obvias que hay entre bacterias y humanos." explica Nerea Bernardo, una de las científicas del grupo. El estudio publicado deja entrever que hay un mecanismo regulador común en todos los reinos de la vida que controla la transcripción génica, controlado por TetDloop. La hipótesis del equipo investigador es que se originó a partir de un ancestro común anterior a la aparición de la vida pluricelular y ha persistido a lo largo de miles de millones de años de evolución.
Además, "la proteína humana que presenta el dominio TetD es un oncogén y está relacionada con la aparición de cáncer. Esperamos que nuestro estudio ayude a entender la regulación del desarrollo de esta enfermedad." añade Isidro Crespo, investigador postdoctoral de XALOC.
Resolver la estructura de proteínas con luz de sincrotrón
Para este estudio, el grupo de investigación aplicó la cristalografía de macromoléculas para poder determinar la estructura del dominio TetD bacteriano. En primer lugar, produjeron y purificaron RcopLS20. Después, tuvieron que hacer cristales de RcoTetpLS20. La cristalización de proteínas no es tarea fácil, ya que requiere grandes cantidades de proteína pura y probar más de 800 condiciones diferentes para tener posibilidades de cristalización. Los cristales tardaron tres meses en crecer y después los recolectaron, enfriándolos mediante la transferencia directa de la gota de cristalización al nitrógeno líquido. Los cristales los llevaron del laboratorio a la línea de luz XALOC, donde los colocaron en la cabina experimental para ser irradiados con la luz de sincrotrón y analizados con la técnica de difracción de rayos X. Finalmente, después de la recogida y el procesamiento de los datos, la estructura obtenida se publicó en el Protein Data Bank.
Por otro lado, también hicieron ensayos biofísicos en los laboratorios de ALBA para estudiar el comportamiento in vitro de las proteínas purificadas y así confirmar los resultados estructurales obtenidos por cristalografía macromolecular. Finalmente, usaron el programa de inteligencia artificial AlphaFOLD2 para generar un modelo computacional de la longitud completa de la proteína que contiene el dominio TetD. Estos modelos coinciden con los datos estructurales y bioquímicos y proporcionan una visión de la función de la proteína en el contexto del núcleo de la célula.
Referencia: Nerea Bernardo, Isidro Crespo, Anna Cuppari, Wilfried J. J. Meijerb and D. Roeland Boer. A tetramerization domain in prokaryotic and eukaryotic transcription regulators homologous to p53. Acta Cryst. (2023). D79, 259–267. https://doi.org/10.1107/S2059798323001298
