Miden por primera vez la división del ATP en las proteínas de la membrana

Investigadores del RUB han realizado el seguimiento acerca de como el transporte de proteínas obtiene su fuerza motriz de la energía almacenada en la molécula de ATP, usando espectroscopia de infrarrojos con resolución temporal, midieron los cambios estructurales en las proteínas de la membrana de la bacteria MsbA y su pareja de interacción, la ATP.

Los transportadores ABC son proteínas de la membrana que transportan varias sustancias de una parte de la membrana celular a otra. La fuerza motriz para esto se suministrada por la molécula ATP, un almacén energético universal de las células. El ATP tiene tres grupos de fosfatos. Si uno de ellos se divide, se libera energía. Los transportadores son un área de gran significancia médica ya que juegan un rol central en la resistencia a varios medicamentos de las células cancerosas sometidas a sustancias quimioterapeuticas y se asocian con varias enfermedades hereditarias como la fibrosis quística. En años recientes, los investigadores han descubierto estructuras 3D de varios de estos transportadores a nivel atómico. Aunque la arquitectura de las nanomáquinas es conocida, ha faltado una comprensión detallada de como la división del portador ATP de energía habilita dinámicamente el transporte de varias sustancias a través de las membranas biológicas.

Ahora, el equipo de investigadores ha realizado el seguimiento dinámico de la división del ATP, llamado hidrólisis, por primera vez en el transportador de grasa MsbA de la bacteria Escherichia coli. Usando la espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier, estudiaron los dominios del motor de la MsbA, la parte de la proteína donde tiene lugar la división del ATP. Usando este método, los investigadores pudieron registrar minuto a minuto los cambios en la proteína con una precisión de nanosegundos. Simultáneamente, el método también registra los cambios en las moléculas con las que interactúa la proteína, en este caso el ATP.

El gran reto presente en el análisis de datos es asignar las señales en el espectro medido a grupos de moléculas o moléculas específicas. Si tiene éxito, se puede observar qué grupos de moléculas cambiaron estructuralmente y cuando. Los biofísicos marcaron los grupos de fosfatos de la molécula ATP, dejando señales características en el espectro. Así fue como realizaron el seguimiento de como la ATP, como unido al transporte de proteínas, uno de sus tres grupos de fosfatos se divide y libera energía en el entorno sin volver de nuevo a la proteína. Los datos suministran también importantes pistas sobre como la proteína se mueve durante la hidrólisis de la ATP. Esto sustenta los cimientos del estudio de toda la proteína de membrana, así como de los procesos de la membrana dependientes del ATP y el GTP.

Via Ruhr-Universität Bochum