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Los investigadores de CNIC desarrollan el modelo del ratón para examinar la función mecánica de proteínas

Los mecánicos moleculares del grupo del sistema cardiovascular en Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC), llevados por Jorge Alegre Cebollada, en colaboración con personas científicas internacionales, han generado el primer modelo experimental del ratón que permite el análisis directo de la función mecánica de proteínas en organismos vivos.

El modelo, publicado hoy en comunicaciones de la naturaleza, se basa en la inserción del magazín genético de HaloTag-TEV en el titin, una de las proteínas responsables de la elasticidad del músculo esquelético y cardiaco.

El magazín de HaloTag-TEV combina tres propiedades dominantes. El Dr. Alegre explicó: Los “gracias a la introducción de este magazín en el gen, podemos fluorescente marcar la proteína, que hace fácil rastrear el magazín y ver donde ha insertado correctamente.”

Pero ése no es todo: “El magazín incluye un objetivo para la lisis específica de la proteína, para poder interrumpir la función mecánica de la proteína del objetivo de una manera controlada en cualquier momento deseado, permitiendo que estudiemos el efecto de esta interrupción.” Finalmente, el magazín “ofrece una manera de anclar la proteína aislada a las superficies, habilitando el estudio de sus propiedades mecánicas por técnicas de la único-molécula.”

Todo el este ayudas para establecer un puente entre la modulación de las propiedades mecánicas de la proteína y la observación de las consecuencias de esta modulación en un nivel celular.”

Jorge Alegre Cebollada, Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (F.S.P.)

Es bien sabido que las células y los organismos vivos que forman responden a los cambios en el ambiente. Pero entre las condiciones ambientales a las cuales los seres vivos deben adaptarse, las fuerzas puramente mecánicas que actúan constante sobre ellas se pasan por alto a menudo.

“Este lazo entre las células y los componentes mecánicos de su ambiente es extremadamente importante, y explica muchos fenómenos relacionados con la enfermedad, tal como metástasis del cáncer y ateroesclerosis, que es la base de varias condiciones cardiovasculares.”

En las últimas décadas, el revelado de nuevas tecnologías ha permiso el estudio del comportamiento mecánico de las proteínas, que es responsable en el nivel molecular de la capacidad de células de detectar y de generar fuerzas.

Estas técnicas han habilitado la caracterización de las propiedades mecánicas de moléculas individuales, estudiadas uno por uno, y ésta ha transformado conocimiento sobre el lazo entre la fuerza y las moléculas biológicas.

Sin embargo, la comprensión de cómo este lazo opera en el ambiente nativo de la célula no era hasta ahora posible.

La historia no para con titin. El magazín de HaloTag-TEV se puede insertar en otras proteínas con una función mecánica, de modo que en el futuro pudiera ser utilizado para estudiar otros sistemas, incluyendo ésos relacionados con los desordenes musculares y cardiacos diversos.

Source:
Journal reference:

Rivas-Pardo, J.A., et al (2020) A HaloTag-TEV genetic cassette for mechanical phenotyping of proteins from tissues. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-020-15465-9.