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Investigadores de la Universidad Estatal de Oregón han resuelto un rompecabezas de larga data sobre el diseño de motores moleculares, allanando el camino hacia nuevas terapias contra el cáncer.

Los hallazgos fueron publicados hoy en Biología actual .

La investigación involucró kinesins: pequeños motores basados ​​en proteínas que interactúan con los microtúbulos en el interior . Los motores convierten la energía química en energía mecánica para generar los movimientos direccionales y las fuerzas necesarias para mantener la vida.

Los microtúbulos son estructuras tubulares microscópicas que tienen dos extremos distintos: un extremo positivo de crecimiento rápido y un extremo negativo de crecimiento lento. Los microtúbulos ayudan a formar el esqueleto de una célula.

La mayoría de las kinesinas solo interactúan con solo una , pero un subgrupo de kinesins llamado -14s se unen preferencialmente a dos microtúbulos diferentes: uno con los pies de la proteína y otro con su cola.

Los científicos sabían muy poco acerca de qué impulsa esa preferencia, pero los investigadores de la OSU College of Science revelaron que algunos kinesin-14 tienen una cintura rígida en lugar de flexible que separa los pies de la cola; esa es la razón por la cual estas proteínas motoras prefieren un microtúbulo pista.

Los hallazgos son importantes porque ciertas células cancerosas dependen de la kinesina-14 para proliferar, y ahora hay una forma de detener esas células: con medicamentos que hacen que la rigidez de la cintura sea más elástica, lo que detiene el motor molecular y mata la célula.

“Los Kinesin-14 contribuyen al ensamblaje de una superestructura de forma ovalada llamada huso”, dijo el autor correspondiente del estudio, Weihong Qiu, profesor asistente de física en OSU. “El huso funciona para asegurar que los cromosomas se separen con precisión entre las células hijas durante la división celular”.

Qiu y colaboradores de la Facultad de Ciencias, la Universidad de Henan y la Universidad de Nankai en China, y la Universidad de Michigan analizaron los kinesin-14 de dos fuentes: un hongo y una mosca de la fruta.

“Cortamos la parte de la cintura para insertar un enlazador polipeptídico flexible”, dijo Qiu.

Los resultados fueron dramáticos. El motor kinesin-14 fúngico cambió su dirección, moviéndose hacia el extremo negativo de los microtúbulos en lugar del extremo positivo, y el motor kinesin-14 de la mosca cambió de no procesable, es decir, solo iba en un sentido, luego en el otro -to también es un motor procesivo, menos dirigido al extremo.

Pero la capacidad de la mosca de la fruta kinesin-14 para unirse a dos microtúbulos se vio seriamente comprometida por tener una cintura flexible en lugar de una rígida.

“La naturaleza a través de la evolución se le ocurrió un plan notable en términos del diseño de la proteína del motor”, dijo Qiu. “La mayoría de los motores kinesin-14 funcionan dentro del husillo y necesitan interactuar con dos microtúbulos diferentes en lugar de uno. Nuestra investigación revela que para adaptarse a esa necesidad funcional, estos kinesin-14 han evolucionado para tener una pieza intermedia rígida”.

Alterar ese diseño a través de la intervención del fármaco mataría a las células cancerosas que dependen de la quinesina 14 para diseminarse.

“Nuestros resultados implican un nuevo enfoque terapéutico, que se dirige a la región de la cintura de la proteína motora”, dijo Qiu. “Si el motor Kinesin-14 puede doblarse en la cintura como un gimnasta, entonces se pierde su capacidad de interactuar con dos microtúbulos, y también su función. Ahora se pueden identificar medicamentos que modifican la rigidez de la región de la cintura”.


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Biología actual (2018) DOI: 10.1016 / j.cub.2018.05.026