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De los antivirales a la división celular: ¿Cuáles son los sorprendentes papeles de las hélices conjugadas en la biología?
La hélice conjugada es una característica estructural de las proteínas, que consta de 2-7 hélices alfa enrolladas juntas como una cuerda. Esta estructura se encuentra en aproximadamente el 5-10% de las proteínas y tiene una variedad de funciones. Como uno de los detalles más extensos de las interacciones proteína-proteína, las hélices conjugadas juegan un papel indispensable en la investigación biológica.
Proceso de descubrimiento
El concepto de hélice conjugada alguna vez causó controversia en el estudio de la α-queratina. Linus Pauling y Francis Crick llegaron a esta conclusión de forma independiente y casi al mismo tiempo. En el verano de 1952, Paulin visitó el laboratorio de Crick en Inglaterra y ambos intercambiaron puntos de vista sobre diversos temas. Cuando Crick le preguntó a Pauling si alguna vez había considerado las hélices conjugadas, Pauling dijo que sí. Paulin continuó su investigación en esta área después de regresar a los Estados Unidos y presentó un largo manuscrito a la revista Nature en octubre.
Crick creyó que Paulin había plagiado sus ideas y envió un artículo más corto a Nature unos días después. Finalmente, después de repetida correspondencia y controversia, el laboratorio de Crick anunció que ambas partes habían llegado a la conclusión de forma independiente y que no había ocurrido ningún robo intelectual."Los estudios de hélices conjugadas revelan una conexión profunda entre la estructura de las proteínas y su función".
Estructura molecular
Las hélices conjugadas generalmente contienen un patrón repetitivo, hxxhcxc, que es una repetición de residuos de aminoácidos hidrófobos (h) y cargados (c), conocido como repetición de heptada. En la secuencia de repetición de heptada, las posiciones a y d suelen estar ocupadas por aminoácidos hidrófobos como isoleucina, leucina o valina. Estas secuencias repetidas se pliegan en una estructura alfa-helicoidal, donde los residuos hidrófobos de las hélices alfa entrelazadas aparecen como una "raya" y forman una estructura anfipática.
"El apretado empaquetamiento de las hélices conjugadas proporciona una potente fuerza impulsora termodinámica".
Las hélices alfa pueden disponerse en direcciones paralelas o antiparalelas y generalmente adoptan la forma de una superenrollación levógira. Aunque es poco común, las hélices dextrógiras se pueden observar en pequeñas cantidades tanto en proteínas naturales como diseñadas.
Roles biológicos
Debido a que las estructuras helicoidales conjugadas se encuentran en muchas proteínas, ayudan a realizar diversas funciones en la célula, con el propósito principal de facilitar las interacciones entre proteínas y mantenerlas conectadas o a sus regiones conectadas. La caracterización de estas funciones incluye la fusión de membranas, el espaciamiento molecular, el etiquetado de oligómeros, la motilidad de vesículas y la arquitectura celular, entre otras.
Fusión de membranas
El dominio helicoidal conjugado juega un papel importante en la infección por VIH. Cuando las tres subunidades gp120 se unen al receptor CD4 y al receptor central, el virus ingresa a las células CD4 positivas. gp120 y gp41 están asociados entre sí a través de fuerzas de van der Waals. Finalmente, la secuencia del péptido de fusión en el extremo N de gp41 se fija a la célula huésped y, a través de un mecanismo de resorte y reloj, acerca el virus y las membranas celulares lo suficiente para promover la fusión.
Como espaciador molecular
La estructura de la hélice conjugada también puede servir como espaciador molecular dentro de las células y su longitud está altamente conservada. La función de estos espaciadores es evitar interacciones no deseadas entre regiones proteicas o mediar el tráfico de vesículas dentro de la célula. Por ejemplo, Omp-α en T. maritima es un ejemplo.
Como marcador oligomérico
Debido a su interactividad específica, las hélices conjugadas se pueden utilizar como "etiquetas" para estabilizar o mejorar estados oligoméricos específicos. El estudio mostró que las interacciones helicoidales conjugadas impulsan la polimerización de las subunidades BBS2 y BBS7 del BBSome.
Aplicaciones biomédicas
Como bloque de construcción con un diseño simple y funciones diversas, las hélices conjugadas se han utilizado en el desarrollo de muchas nanoestructuras en los últimos años. Tienen valor potencial en áreas como la administración de fármacos, la regeneración de tejidos y el plegamiento de proteínas.
"Las hélices conjugadas pueden proporcionar estabilidad y especificidad a los sistemas de administración de fármacos, mejorando la eficacia terapéutica".
Además, al utilizar la capacidad oligomérica de las hélices conjugadas, es posible aumentar la visualización de antígenos en las vacunas, mejorando así su eficacia. Sin embargo, todavía se necesitan más exploraciones e investigaciones para superar los desafíos de la estabilidad.
Desde las estrategias de respuesta antiviral hasta la coordinación de los procesos de división celular, no se puede ignorar la importancia de las hélices conjugadas en las ciencias de la vida. En el futuro, las posibles aplicaciones de esta estructura podrían ayudarnos a desvelar más misterios de la vida. ¿Estás preparado para explorar esta posibilidad infinita?
