Enfermedades producidas por proteinas

Enfermedades causadas por la carencia de proteínas

ResumenHace más de 20 años, se confirmó que las alteraciones de la proteína miocilina estaban relacionadas con una forma hereditaria de la frecuente enfermedad ocular, el glaucoma, y hace 10 años, mi laboratorio se propuso desarrollar un conocimiento más profundo de la miocilina en su estado normal y enfermo. Hemos avanzado en la comprensión de cómo las mutaciones genéticas de la miocilina pueden conducir a la enfermedad, pero desentrañar la función biológica de la miocilina sigue siendo un objetivo difícil de alcanzar. ¿Es la miocilina normal poco importante en el cuerpo humano? ¿Están utilizando los científicos métodos equivocados para estudiar la biología de la miocilina? Aquí expongo mi viaje científico para comprender una pequeña parte del fascinante órgano que es el ojo.

La secuencia de aminoácidos confiere la estructura tridimensional de la proteínaUn principio básico de la bioquímica de las proteínas es que la secuencia de aminoácidos de una proteína dicta su disposición tridimensional, y esta «estructura» correcta es la única adecuada para desempeñar su función biológica prevista en el contexto de la célula. En el caso de las enzimas, que son un subconjunto de proteínas que catalizan reacciones químicas, la superficie de la estructura suele mostrar una región denominada sitio activo perfectamente adaptada a la forma y las propiedades químicas del sustrato. Sin embargo, muchas proteínas no son enzimas. Las proteínas no enzimáticas aportan rigidez a una célula o tejido al interactuar con otras proteínas, o permiten la comunicación celular que depende de modificaciones sensibles al tiempo. La secuencia de aminoácidos y la forma de una proteína determinada dictan la función de las proteínas no enzimáticas, al igual que la de las enzimas, pero a menudo los conocimientos son menos evidentes a partir de la estructura.

Mal plegamiento de las proteínas

La amiloidosis es una enfermedad en la que se acumula demasiada cantidad de una proteína concreta (amiloide) en los órganos, de modo que éstos no pueden funcionar con normalidad. La amiloidosis puede afectar al corazón, los riñones, el hígado, el bazo, el sistema nervioso, el estómago o los intestinos. Esta enfermedad es poco frecuente (afecta a menos de 4.000 personas al año en Estados Unidos), pero puede ser mortal.

La amiloidosis se desarrolla a veces cuando una persona tiene ciertas formas de cáncer, como el mieloma múltiple, la enfermedad de Hodgkin o la fiebre mediterránea familiar (un trastorno intestinal). También se produce a veces en personas con enfermedades renales que se han sometido a diálisis durante mucho tiempo.

Si la amiloidosis afecta a los riñones, su capacidad para filtrar la sangre se ve afectada. Las proteínas pasan de la sangre a la orina. La pérdida de proteínas de la sangre puede provocar la salida de líquido de los vasos sanguíneos, lo que provoca hinchazón en los pies, los tobillos y las pantorrillas. Al final, el daño en los riñones es tan grande que no son capaces de eliminar los productos de desecho del cuerpo y fallan.

Proteína de la enfermedad de Alzheimer

Un gran número de enfermedades neurodegenerativas en el ser humano son consecuencia del mal plegamiento y la agregación de proteínas. Se cree que el mal plegamiento de proteínas es la causa principal de la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Huntington, la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob, la fibrosis quística, la enfermedad de Gaucher y muchos otros trastornos degenerativos y neurodegenerativos. Las chaperonas moleculares celulares, que son proteínas ubicuas inducidas por el estrés, y las chaperonas químicas y farmacológicas recientemente descubiertas han resultado eficaces para prevenir el mal plegamiento de diferentes proteínas causantes de enfermedades, reduciendo esencialmente la gravedad de varios trastornos neurodegenerativos y muchas otras enfermedades de mal plegamiento de proteínas. En esta revisión, discutimos los mecanismos probables de varias enfermedades de mal plegamiento de proteínas en humanos, así como los enfoques terapéuticos para contrarrestarlas. Se explica en detalle el papel de las chaperonas moleculares, químicas y farmacológicas en la supresión del efecto de las consecuencias inducidas por el mal plegamiento de las proteínas en los seres humanos. Los aspectos funcionales de los distintos tipos de chaperonas sugieren sus usos como potenciales agentes terapéuticos contra distintos tipos de enfermedades degenerativas, incluidos los trastornos neurodegenerativos.

Aspectos termodinámicos del plegado de proteínas

A menudo pensamos en las proteínas como nutrientes de los alimentos que comemos o como el principal componente de los músculos, pero las proteínas son también moléculas microscópicas dentro de las células que realizan diversas y vitales tareas. Una vez finalizado el Proyecto Genoma Humano, los científicos están centrando su atención en el «proteoma» humano, el catálogo de todas las proteínas humanas. Este trabajo ha demostrado que el mundo de las proteínas es fascinante, lleno de moléculas con formas tan intrincadas y funciones tan precisas que parecen casi fantasiosas.

La función de una proteína depende de su forma, y cuando la formación de la proteína va mal, las proteínas deformes resultantes causan problemas que van desde lo malo, cuando las proteínas descuidan su importante trabajo, hasta lo feo, cuando forman un lío pegajoso y aglomerado dentro de las células. Las investigaciones actuales sugieren que el mundo de las proteínas está lejos de ser prístino. La formación de proteínas es un proceso propenso a los errores, y éstos se han relacionado con varias enfermedades humanas.

Hay entre 20.000 y más de 100.000 tipos únicos de proteínas en una célula humana típica. ¿Por qué tantos? Las proteínas son los caballos de batalla de la célula. Cada una de ellas realiza una tarea específica de forma experta. Algunas son estructurales y aportan rigidez a las células musculares o a las largas y delgadas neuronas, por ejemplo. Otras se unen a moléculas específicas y las transportan a nuevos lugares, y otras catalizan reacciones que permiten a las células dividirse y crecer. Esta riqueza de diversidad y especificidad de funciones es posible gracias a una propiedad aparentemente sencilla de las proteínas: se pliegan.