Cada año se extraen miles de toneladas de algas pardas del fondo del mar para obtener compuestos como los alginatos, un polímero compuesto de azúcares que cuenta con una alta densidad y resistencia, ofreciendo potenciales aplicaciones biotecnológicas. Un equipo internacional coliderado por la Universidad de Barcelona (UB) ha descifrado el mecanismo por el que un tipo de enzimas, las llamadas liasas de alginato (AL), son capaces de degradar estos biomateriales marinos, permitiendo su uso como portadores de fármacos, aditivos o espesantes, entre otros.

Estos resultados, publicados en la revista Nature Communications, ayudarán en la obtención y el diseño de nuevos «alginatos a medida» para aplicaciones específicas, especialmente en la industria alimentaria y biomédica.

A pesar de la abundancia de los alginatos en el entorno marino, su abanico de oportunidades, especialmente dentro del sector biomédico, está fuertemente limitado por la falta de homogeneidad en su composición en el estado natural, pues pueden contener una mezcla de azúcares de tipo ácido manurónico y ácido gulurónico en proporciones variables. El conocimiento del mecanismo de acción de las enzimas AL cuando rompen específicamente los enlaces que conectan los azúcares de tipo ácido manurónico en este polímero contribuirá a superar estas limitaciones.

Parte del estudio se ha basado en el análisis computacional del mecanismo de acción de estas enzimas, usando como punto de partida las estructuras tridimensionales de la enzima AL en interacción con diversas variantes de alginatos, obtenidas por los colaboradores de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU). A partir de esta estructura y utilizando los recursos del superordenador MareNostrum 5 del Centro Nacional de Supercomputación de Barcelona (Barcelona Supercomputing Center BSC-CNS), el equipo de la UB ha realizado simulaciones de dinámica molecular, empleando técnicas multiescala de mecánica cuántica y mecánica molecular para modelar y obtener una descripción detallada a nivel atómico de la reacción química que tiene lugar durante la degradación de los alginatos.​​​​​​​

Estas simulaciones han permitido conciliar discrepancias científicas previas sobre el número de etapas en las que ocurre la reacción, confirmando que sucede en una sola y que el polímero se rompe por el centro, y no por uno de sus extremos. También han esclarecido la naturaleza del estado de transición —la configuración de mayor energía durante la reacción— como una especie de alta carga negativa.

Otro elemento destacado de la investigación es que las enzimas analizadas pertenecen a la familia 7 de liasas, la más abundante conocida hasta la fecha, lo que permite extrapolar el mecanismo descrito a otras enzimas con alto potencial biotecnológico.

11 abril 2025 | Fuente: EurekAlert! | Noticia

Los investigadores desarrollaron unas trampas especiales que les permitieron resolver el puzle

US/DICYT Nuestras proteínas son las principales responsables de regular el funcionamiento de nuestras células. En determinadas situaciones, estas proteínas experimentan modificaciones para poder enfrentarse a determinadas situaciones de manera rápida, eficaz y reversible. Una de estas modificaciones es la sumoilación, que consiste en acoplar SUMO, un pequeño fragmento proteico a las proteínas diana.

La simuilación es muy importante para proteger y regular el funcionamiento de la maquinaria proteica en situaciones de estrés, por ejemplo, cuando se produce un infarto cerebral, para permitir la rápida proliferación celular o para ayudar en los procesos de la reparación del daño en el ADN, entre otros. De hecho, muchos tumores dependen enormemente de la sumoilación para mantener su inmortalidad y multiplicarse indefinidamente y por ello, distintos fármacos que inhiben la maquinaria de sumoilación están siendo evaluados para tratamientos de tumores muy agresivos como el cáncer de páncreas y distintos tipos de linfomas.

Hasta ahora conocíamos qué proteínas eran susceptibles de experimentar la sumoilación en un momento dado y muchas de las distintas enzimas que eran capaces de realizar esta modificación. Sin embargo, no sabíamos, cuáles eran las proteínas que cada una de estas enzimas podían sumoilar, o por cuáles enzimas podían ser sumoiladas cada proteína.

Se ha publicado en la revista Science Advances un trabajo del grupo de investigación en Señalización y proteómica por ubiquitina y similares de la Universidad de Sevilla en CABIMER (Centro Andaluz de Biología Molecular y Medicina Regenerativa), dirigido por Román González Prieto. Además, ha dirigido y coordinado el trabajo con otros grupo de investigación de las Universidades de Leiden y Amsterdam en Países Bajos, el instituto Max Plank de Alemania y el ETH de Zurich en Suiza.

En este trabajo, los investigadores desarrollaron unas trampas especiales que les permitieron resolver el puzle de qué proteínas son sumoiladas por qué enzimas. Los datos obtenidos nos permiten hacer por primera vez nuevas conexiones entre la desregulación de estas enzimas y el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas como el párkinson, la resistencia de ciertos tumores a tratamientos de quimioterapia o el control de la expresión de los genes durante el desarrollo embrionario, entre otros.

Referencia

Daniel Salas-Lloret D,Jansen  NS, Nagamalleswari E,  van der Meulen   C, Ekaterina Gracheva  E, H de Ru A.  SUMO-activated target traps (SATTs) enable the identification of a comprehensive E3-specific SUMO proteome. Sci Adv. 2023 Aug 2;9(31):eadh2073.   PMID: 37531430   PMCID: PMC10396300       DOI: 10.1126/sciadv.adh2073

Fuente:(dicyt.com) Tomado-Salud  © 2023 Fundación 3CIN

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