06/Ene/08

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Encuentran un eslabón perdido de la evolución usando un hongo cristalizado

La estructura cristalina de una molécula en un hongo primitivo sirve como una máquina del tiempo que les ha dado a los investigadores más información sobre la evolución de la vida de lo simple a lo complejo.

Estudiando la versión tridimensional de esta proteína del hongo asociada a una molécula de ARN, los científicos de la Universidad de Purdue y la Universidad de Texas en Austin han podido visualizar cómo progresó la vida desde la temprana reproducción de moléculas, que también produce reacciones químicas, a una forma en la que las proteínas han asumido algunas de las tareas.

"Ahora nos damos cuenta cómo progresó el ARN para compartir funciones con las proteínas", dijo Alan Lambowitz, director del Instituto de Biología Celular y Molecular de la Universidad de Texas. "Fue un paso decisivo, que faltaba."

Los resultados del estudio se publicaron en el ejemplar del jueves 3 de enero de la revista Nature.

"Se piensa que una de las primeras moléculas de la vida fue el ARN, o una molécula similar, transportando el código genético que se puede transmitir de generación en generación en forma de estructuras plegadas, por lo que estas moléculas podrían funcionar dentro de las células", dijo la bióloga estructural de Barbara Golden de Purdue. "En algún momento, evolucionó y se convirtió en el ARN capaz de hacer proteínas. En ese momento, las proteínas comenzaron a ocupar las funciones que desempeñaba antes el ARN, actuando como catalizadoras y en la construcción de las estructuras de las células." Con el fin de mostrar esto y obtener más información acerca de la evolución de la ARN a las formas de vida más complejas, Lambowitz y Paul Paukstelis, autor principal y científico investigador en el instituto de Texas, deben ser capaces de ver cómo han funcionado las proteínas el hongo. Ahí es donde el equipo de Golden ha unido sus esfuerzos, cristalizando la molécula en la instalación de cristalización de macromoleculas de Purdue.

"Obviamente, no podemos ver el proceso de pasar de ARN a ARN y proteínas y, a continuación, al ADN, sin una máquina del tiempo", dijo Golden. "Pero el usando la proteína de este hongo podemos ver cómo se produce este proceso en la actualidad."

Observando el cristal, los científicos vieron dos cosas, dijo Golden. Una es que esta proteína utiliza dos superficies moleculares completamente diferentes para realizar sus dos funciones. El segundo es que la proteína parece desempeñar el mismo trabajo que realiza el ARN en otros organismos simples.

"La estructura de cristal proporciona una instantánea de cómo llegaron las moléculas de proteína, durante la evolución, para ayudar a las moléculas de ARN en sus funciones biológicas y, en definitiva, asumir las funciones que antes desempeñaba el ARN", dijo Golden.

Antes de la cristalización, Lambowitz, Paukstelis y su equipo de investigación en la Universidad de Texas en Austin estuvieron involucrados en un proyecto a largo plazo para estudiar las funciones de las proteínas celulares básicas y otros fósiles de la evolución en los hongos. En trabajos anteriores, los científicos estudiaron una proteína que mostró cómo los procesos bioquímicos pueden pasar de un mundo de ARN y proteínas al ADN.

La proteína, tal como se encuentra en el hongo, se ha adaptado a hacerse cargo de algunas de las reacciones químicas molecular en las células que hace el ARN. La proteína estabiliza la molécula de ARN —llamada intrón— a fin de que el ARN puede cortar el material genético no funcional y empalmar los extremos de un gen funcional, dijo Paukstelis.

"La molécula de ARN de nuestro estudio es capaz de realizar una reacción química por sí misma, pero requiere de una proteína para que esta reacción se realice de manera eficiente", dijo.

Esta información científica básica podría conducir, eventualmente, a aplicaciones clínicas.

"Este trabajo tiene potenciales aplicaciones en el desarrollo de fármacos antimicóticos para combatir agentes patógenos potencialmente letales; esa es una de las próximas etapas", dijo Lambowitz. "Otra es producir estructuras más detalladas a fin de que podamos comprender las antiguas reacciones químicas".

Fuente: Astrobiology. Aportado por Eduardo J. Carletti