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(noticias nanowerk) A pesar de su papel fundamental en la biología y de sus extensos estudios durante medio siglo, muchos aspectos de la formación de los componentes básicos del ADN siguen sin estar claros. Ahora un equipo internacional de científicos ha revelado valiosos detalles sobre este complicado proceso. El estudio, publicado en Ciencia (“Estructura de un radical proteico ribonucleótido reductasa R2”) proporciona información sobre la enzima radical (una molécula altamente reactiva que inicia la síntesis de ADN) y podría allanar el camino para aplicaciones médicas y terapéuticas en el cáncer y las enfermedades infecciosas.
El equipo, que incluía investigadores de la Universidad de Estocolmo, la Universidad CNRS de Toulouse, el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC del Departamento de Energía, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y varias otras instituciones, aunaron sus conocimientos para desentrañar los misterios de las ribonucleótidos reductasas (RNR). conjunto de enzimas que producen los componentes básicos del ADN.
Los RNR han desconcertado a los científicos durante décadas. Producen radicales libres, un tipo de molécula que puede dañar las células pero que también es esencial para varios procesos bioquímicos. La solución al enigma de los RNR radica en comprender su estado radical activo, un fenómeno aparentemente paradójico descubierto por primera vez hace 50 años, en el que la proteína en sí es un radical y, por lo tanto, tiene un número impar de electrones.
«Como tengo experiencia en química, me sorprendió saber que las enzimas utilizan radicales», dijo Martin Högbom, investigador de la Universidad de Estocolmo que dirigió la investigación. “En aquel momento, la idea de determinar cómo se ve un radical proteico parecía descabellada, incluso en teoría. Pero esta curiosidad me persiguió durante toda mi carrera científica”.
A lo largo de los años, se ha reconocido que muchos sistemas enzimáticos utilizan química radical, pero hasta ahora no ha sido posible observar la estructura de las proteínas en este estado reactivo debido a su sensibilidad inherente a las mediciones.
«Usamos rayos X para medir la estructura de las proteínas, pero los radicales son extremadamente sensibles al daño causado por estos rayos X», dijo el científico y colaborador de SLAC Roberto Alonso-Mori. «Los rayos X pueden producir muchos electrones y otros radicales que pueden destruir el estado radical de la proteína que queremos estudiar».
Utilizando el láser de rayos X Linac Coherent Light Source (LCLS) de SLAC, el equipo utilizó una técnica de vanguardia llamada cristalografía en serie de femtosegundos, que permite a los investigadores observar proteínas y otras moléculas a la temperatura a la que se encuentran en la naturaleza, junto con la difracción antes. destrucción, lo que permite a los investigadores recopilar información precisa de muestras delicadas el momento antes de que el láser las destruya. Esto les permitió capturar imágenes de la proteína en su estado radical activo por primera vez, proporcionando información directa sobre su comportamiento cuando es funcional.
Más allá de su importancia fundamental en biología, el descubrimiento también tiene potencial terapéutico, ya que la RNR es esencial para la división celular.
Colaborador Jan Kern, científico del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. dijo: «Este nuevo método nos permite comprender el control natural y la explotación de estos estados reactivos y ofrecer avances potenciales en el tratamiento, particularmente para enfermedades como el cáncer».
Como resultado, los investigadores esperan ampliar sus estudios a otras formas de esta enzima.
«Queremos estudiar otros tipos de ribonucleótidos reductasas y así ampliar nuestra comprensión de la formación de radicales en diferentes tipos de enzimas», dijo el colaborador Hugo Lebrette, ex investigador postdoctoral en la Universidad de Estocolmo y ahora líder del grupo de investigación en la Universidad CNRS de Toulouse.
«Una comparación podría proporcionar información sobre cómo se atacan enzimas específicas en organismos relevantes», añadió el colaborador Vivek Srinivas, investigador postdoctoral en la Universidad de Estocolmo. «Esto abriría la posibilidad de observar diferentes proteínas en sus formas activas, con la esperanza de que esto pueda transformar los métodos de tratamiento de enfermedades».
Si bien la recopilación de datos en sí se completó en una hora, las bases para este hito se sentaron a lo largo de varias décadas, caracterizadas por un cuidadoso trabajo preparatorio, la identificación de sistemas modelo adecuados y la preparación de muestras.
«Mi fascinación por los radicales proteicos comenzó hace casi 30 años, durante mis estudios universitarios», dijo Högbom. “El concepto de una enzima que crea y mantiene un radical fue una revelación. Nuestro objetivo es comprender de manera integral esta familia de proteínas, y cada experimento y cada trabajo nos acerca a este objetivo. Este último resultado es un gran paso adelante”.
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