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Miércoles, 24 mayo 2017
Microbiología

Una proteína "diseñada" por la naturaleza hace cuatro mil millones de años es eficaz hoy en día

En un experimento de validación del concepto, una proteína que apareció por vez primera en la naturaleza hace 4.000 millones de años y que ahora ha sido modificada para poder ser introducida en la bacteria moderna E. coli y funcionar en ella, protegió a esta de ser asaltada por un virus que la infecta. Si hablásemos de ordenadores, sería como si la E. coli se hubiera vuelto analógica de pronto, mientras que el virus solo supiera hackear dispositivos digitales. La primitiva proteína, una forma ancestral de la tiorredoxina, era lo bastante parecida a sus homólogas actuales como para poder funcionar en la E. coli, pero lo bastante diferente como para que el virus bacteriófago no pudiera usarla en su provecho. Los resultados del experimento podrían ser útiles en la bioingeniería vegetal.

 

El fenómeno refleja una carrera armamentística en la que compiten la bacteria y el virus. La tiorredoxina ha estado modificándose durante la evolución para evitar ser intervenida con éxito por el virus, y este último ha estado evolucionando para conseguirlo, tal como destaca José Sánchez Ruiz, de la Universidad de Granada en España y miembro del equipo de investigación.

 

El laboratorio de Sánchez se especializa en la reconstrucción de secuencias genéticas antiguas que codifican para proteínas. Dado que las proteínas no se conservan durante miles de millones de años, los investigadores realizaron la mejor estimación posible sobre su composición basándose en datos genéticos procedentes de muchos taxones diferentes. La tiorredoxina, una proteína esencial y versátil que traslada electrones posibilitando reacciones químicas cruciales en la célula, es muy utilizada en el laboratorio porque ha estado presente desde casi el inicio de la vida en la Tierra y la poseen todos los organismos modernos. No podemos vivir sin ella, como tampoco la E. coli.

 

La tiorredoxina también resulta ser una de las proteínas de cuyo control los virus bacteriófagos deben apoderarse para sobrevivir y replicarse. Sin una tiorredoxina que pueda ser secuestrada, el virus se encuentra con un callejón sin salida. En una serie de experimentos liderados por Asunción Delgado, el equipo de investigación ensayó siete reconstrucciones de tiorredoxinas primigenias, con edades oscilando entre los 1.500 y los 4.000 millones de años, para ver si podían funcionar en la E. coli moderna.

 

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Esta figura muestra dos posibles resultados de un intento vírico de infectar la célula. A la izquierda, el virus se une a la bacteria, le inyecta información genética y se detiene porque no puede reclutar las proteínas necesarias. A la derecha, el virus se une a la célula, inyecta la información genética, recluta las proteínas y empieza a copiarse, lo que resulta en el estallido de la célula y la liberación de más virus. (Imagen: José Sánchez Ruiz)

 

Las tiorredoxinas de la vieja escuela pasaron la prueba con grados diversos de éxito. Delgado confiesa que eso sorprendió al equipo, ya que el organismo moderno es un entorno celular completamente diferente; las tiorredoxinas ancestrales tuvieron socios moleculares distintos, diferentes a todo lo actual. "Cuanto más atrás vayamos, menos funcionan en un organismo moderno. Pero incluso cuando nos acercamos al origen de la vida, aún muestran algún tipo de funcionalidad”.

 

Sin embargo, las tiorredoxinas ancestrales sí eran lo bastante diferentes como para que el virus bacteriófago moderno no pudiese reconocerlas o hacer uso de ellas.

 

Resucitar proteínas primitivas es mucho más que una mera curiosidad científica. Puede tener usos prácticos muy importantes. Los virólogos tienden a centrar su labor en combatir a los virus que infectan a los humanos, pero la humanidad también se beneficiaría del éxito en la protección de los cultivos agrícolas ante los ataques de virus que infectan a vegetales. Estos virus son y han sido culpables de la pérdida de cosechas, lo cual amenaza el sustento de la gente que depende de ellas y ha provocado grandes hambrunas. Delgado, Sánchez y sus colegas especulan con la posibilidad de que las proteínas primitivas puedan ser introducidas en vegetales agrícolas para conferirles protección contra virus que arruinan cosechas. Sin embargo, esta idea aún debe ser probada en los vegetales de interés.

 

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