Trayendo una enzima de vuelta a la vida

Trayendo una enzima de vuelta a la vida:

Alrededor de 1950, científicos se dieron cuenta de que el ADN sostiene el código que permite a las proteínas ser sintetizadas. No obstante, él como una cadena de amino ácidos se pliega en una proteína completamente funcional, con la apropiada estructura tridimensional, aún sigue siendo un misterio. Un mecanismo debe existir para asegurar el correcto plegamiento de las proteínas. ¿Pero de donde vino esta información? En 1957, Christian Anfinsen publicó la primera evidencia de que la información sobre el correcto plegamiento se encuentra dentro de la proteína.

Tema de fondo:

Las proteínas están hechas de 20 combinaciones de amino ácidos que luego se pliegan en estructuras más complejas. El despliegue de la cadena de amino ácidos se llama la estructura primaria. Para tener actividad biológica, la proteína se debe plegar en estructuras secundarias y terciarias. Estas estructuras se mantienen unidas por las interacciones químicas entre las cadenas laterales de los amino ácidos, incluyendo puentes de hidrogeno, interacciones hidrofobias y a veces, enlaces covalentes. Como se forman estas grandes estructuras ha sido siempre un misterio. ¿Se pliega correctamente la proteína así como se sintetiza o requiere la acción de otras proteínas para plegarse correctamente? ¿Se puede plegar completamente por si sola?

En 1950, Anfinsen fue un bioquímico interesado en el correcto plegamiento de proteínas. En especifico, el estaba investigando la formación de puentes de disulfuro, que son enlaces covalentes entre las cadenas laterales de la cisteína que sirven como una de las principales uniones para mantener unida la estructura de las proteínas secretadas. El creía que la proteína en si contenía toda la información necesaria para que la proteína se plegara. El propuso "La hipótesis de la termodinámica", la cual dice que la estructura biológicamente activa de una proteína era también la más estable termodinámicamente en condiciones vivas. En otras palabras, si las condiciones intracelulares pudieran ser imitadas en un tubo de ensayo, un proteína naturalmente podría plegarse de forma activa. Comenzó su trabajo en una enzima ya secretada, la ribonucleasa pancreática bovina, y estudió su capacidad para plegarse correctamente fuera de la célula.

El experimento:

Las proteínas realizan una amplia variedad de funciones en la célula. Independientemente de su función, una proteína debe estar correctamente plegada para llevar a cabo su función biológica. Para estudios de plegamiento de proteínas es mejor estudiar una enzima cuya actividad biológica pueda ser fácilmente monitoreada en un proceso in vitro. Anfinsen eligió una pequeña proteína ya secretada, la enzima ribonucleasa la cual podía controlar su plegamiento fácilmente, pudiendo analizar la habilidad de catalizar los segmentos de ARN.

Ribonucleasa, una proteína secretada, está activa bajo condiciones oxidantes in vitro. La estructura terciaria de la ribonucleasa activa se mantiene unida por cuatro puentes de disulfuro. Agregando un agente reductivo el cual reduce los enlaces de disulfuro entre las dos cadenas laterales de cisteína a dos grupos sulfhidrilos libres que pueden interrumpir la interacción de los enlaces covalentes. Para desnaturalizar completamente a la ribonucleasa se requiere el tratamiento de un agente reductor. Anfinsen monitoreó la reducción de rubonucleasa midiendo el número de grupos sulfhidrilos que quedaron libres en la proteína. En el estado de oxidación, no hay presente grupos de sulfhidrilos libres en la ribonucleasa porque cada residuo de cisteína

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