Investigación de proteínas en biología química.

La mayoría de los protocolos utilizados en biología química utilizan métodos que combinan moléculas pequeñas con proteínas nativas y luego las controlan. Sin embargo, cuando la proteína diana existe en un grupo funcional grande, es muy difícil controlar selectivamente cada proteína. Las quinasas son enzimas que utilizan ATP como cofactor para fosforilar proteínas y otros sustratos del cuerpo. La fosforilación de proteínas es un interruptor importante en el sistema de transmisión de señales que guía la modificación de la estructura de las proteínas. Cuando los factores de crecimiento u hormonas se unen a los receptores de la superficie celular, se activan gradualmente varias quinasas y se transmiten señales. A veces, una quinasa activa otra mediante fosforilación. Por lo tanto, si podemos mapear las vías por las cuales las quinasas fosforilan proteínas específicas, proporcionaremos pistas importantes para explicar cómo se transmiten las señales intracelulares después de que las células se unen a los receptores de la superficie celular. Un enfoque consiste en detectar el enlace entre la proteína y el P radiomarcado en presencia de una señal proporcionada por el ATP radiomarcado. Sin embargo, sabemos que hay miles de quinasas en el cuerpo humano y no es fácil determinar la función de cada quinasa porque pueden activarse de forma gradual o en paralelo.

El Dr. Shokat de la Universidad de California, San Francisco, ha desarrollado un nuevo método para resolver este problema. Cada quinasa contiene un sitio de unión a ATP y sus estructuras son muy similares. El grupo de investigación de Shokat seleccionó una quinasa cuya función querían estudiar reemplazando algunos de los aminoácidos más grandes con los sitios de unión de ATP por otros más pequeños. Usando tecnología de ingeniería genética, básicamente solo se cambia la quinasa misma. La proteína tiene sitios de unión libres, su afinidad por el ATP se reduce significativamente y ya no puede servir como catalizador para la reacción de fosforilación. Cuando una molécula de ATP adecuadamente modificada se une a un sitio libre, la quinasa recupera su actividad. Es importante destacar que miles de otras quinasas no utilizan este ATP modificado como sustrato enzimático. ¡Mirar! Si el ATP modificado se marca radiactivamente y se inserta en la célula, todas las proteínas fosforiladas radiomarcadas se convertirán en sustratos enzimáticos para la quinasa modificadora.

Por otro lado, no es muy difícil sintetizar inhibidores selectivos que se unan únicamente al ATP libremente modificado, y la inhibición de quinasas relacionadas se puede estudiar sin afectar a otras quinasas. Esto demuestra que las proteínas artificiales obtenidas mediante modificación estructural de proteínas naturales pueden mantener su actividad biológica mediante ATP artificial. Este enfoque representa una nueva dirección de investigación, no sólo desde la perspectiva de la señalización de proteínas, sino también desde toda la bioquímica.