En esta noticia
hablaremos sobre el nuevo hallazgo que ha permitido descubrir a los
científicos más detalles sobre los desplazamientos de las proteínas
motoras sobre los microfilamentos de actina.
“Hay millones de
moléculas de miosina en una fibra muscular y cada una de ellas,
individualmente, genera un desplazamiento”, afirma M. Yengo,
profesor de fisiología molecular y celular en el Penn State College
of Medicine “De forma colectiva, las miosinas generan una gran
cantidad de fuerza para contraer los músculos. La cuestión ha sido
siempre: ¿Cómo funciona este proceso? ¿Cómo pueden estos pequeños
motores generar estos grandes desplazamientos?”
Pero, ¿qué son las
miosinas? Son proteínas motoras que a través de la hidrólisis de
fosfatos de adenina, como el ATP, realizan funciones mecánicas, como
contraer los músculos cuando se asocian con la actina (como aparece en la imagen de la derecha), la movilidad
celular e incluso participan en la división celular. Además, la
miosina es una pieza clave en la detección
de ondas de sonido en el oído interno.
En los tejidos
musculares, las proteínas de miosina generan movimiento al
interactuar con los microfilamentos de actina, (un polímero que forma
parte del citoesqueleto formado por cadenas de Actina G
polimerizadas, que dan lugar a los filamentos de Actina F y que
además, sirven de raíles para estas proteínas motoras). Este
desplazamiento da lugar a un movimiento mecánico llamado golpe de
fuerza o power stroke.
Los científicos se
han centrado en la sincronización del movimiento de la miosina a lo
largo de los filamentos de actina, impulsado por el golpe de fuerza,
dando lugar a un proceso llamado movimiento de brazo de palanca
(lever arm swing), que serían los "pasos" que da la proteína, como bien aparece en el vídeo. Aunque sí se conocía ya que la miosina
hidrolizaba los ATP para dar lugar a fosfatos y ADP, los tiempos
exactos en los que se daban estos eventos no había quedado clara.
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Para investigarlo,
los científicos tuvieron que ver este proceso en tiempo real, por lo
que tiñeron con material fluorescente las diferentes partes partes
de la miosina y observaron los cambios en la distancia entre las
zonas que emitían este brillo fluorescente con el fin de cronometrar
los movimientos generados por las fuerzas, es decir, cuánto tardaba
en “dar un paso”, como se puede apreciar en la foto de la izquierda.
Gracias a esto se descubrieron dos pasos en este proceso: Uno rápido, que se da antes de liberar el fosfato, y uno más lento, anterior a la expulsión del ADP.
Gracias a esto se descubrieron dos pasos en este proceso: Uno rápido, que se da antes de liberar el fosfato, y uno más lento, anterior a la expulsión del ADP.
“En nuestro
estudio, aprendimos que el lever arm swing regula la expulsión de los fosfatos”, sostiene M. Yengo. “Esto
quiere decir que la miosina es extremadamente eficiente, ya que sólo
actúa a través del ciclo de la hidrólisis del ATP cuando genera
fuerza”.
Tanto las proteínas motoras como los microfilamentos aparecen en el Bloque II: Estructura y función celular, en el Tema 8: Citosol y Citoesqueleto.
Esta noticia es de vital interés, ya que si conocemos el proceso mediante el cual las proteínas motoras como la miosina utilizan la energía como combustible para realizar diferentes actividades biológicas, como la contracción muscular, se podrían dar avances en cuanto a terapias para enfermedades musculares y contra el cáncer, como bien comenta este equipo de investigadores. Este descubrimiento también nos aporta más detalles sobre cómo funcionan las proteínas motoras, además de poder avanzar en la comprensión de enfermedades relacionadas con el movimiento a nivel molecular.
Las enfermedades
musculares son el principal campo de investigación de estos
científicos, ya que las mutaciones relacionadas con la miosina son
las culpables de una enfermedad hereditaria que hace que las paredes
del corazón sea o bien muy gruesas o bien muy finas. Un error en la
sincronización de la generación de la fuerza de las proteínas mencionadas en el corazón podría
explicar este caso.
Además, un mejor
entendimiento de cómo la miosina ayuda a las células a moverse y
dividirse podría incluso parar el cáncer repentinamente. Por lo que
un fármaco que inhiba el funcionamiento de la miosina en células
cancerígenas podría impedir su expansión a otras células, o su
metástasis a diferentes órganos.
“Gracias a esta
información podemos diseñar fámacos que nos permitan corregir los
defectos causados por la mutación”, dice Yengo, que encabeza el
estudio publicado el 21 de Diciembre realizado por este equipo de investigadores perteneciente al
Penn State College of Medicine.