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| Representación 3D de la enzima hexoquinasa, una estructura proteica implicada en diversas actividades celulares/Wikimedia |
El proteoma es el conjunto de proteínas que se expresan en todas las células de un organismo. Uno de los retos de la ciencia es saber cuáles actúan y dónde. Ahora, un equipo alemán y otro estadounidense han diseñado dos versiones esquemáticas de este entramado que incluye información para la mayoría de tejidos humanos.
Después de descifrar el mapa de nuestro ADN, con el proyecto Genoma Humano, los científicos se han propuesto hacer lo mismo con las proteínas y crear el mapa del proteoma humano. Quieren catalogar la colección de proteínas en las que se traducen los mensajes encerrados en los genes y que son esenciales en todas las actividades de nuestras células. Conocer cuáles son, cómo se pliegan y funcionan estas moléculas podría ser la llave para nuevos tratamientos biomédicos.
Trabajando por separado, investigadores de la Universidad Técnica de Múnich (UTM) y de la Escuela de Medicina Johns Hopkins en EE UU lideran han construido un esbozo de la distribución de las proteínas en el cuerpo humano.
Ambos estudios, publicados hoy en la revista Nature, han desarrollado plataformas on line donde la información recopilada es de acceso libre a toda la comunidad científica y curiosa. Se trata de Proteomics BD y Human Proteome Map, la primera del grupo alemán y la segunda del estadounidense.
“Podemos pensar en el cuerpo humano como una gran biblioteca en la que cada libro es una proteína”, aclara a Sinc Akhilesh Pandey, científico en la Escuela de Medicina Johns Hopkins y principal autor del segundo trabajo. ”La dificultad es que no tenemos un catálogo completo que nos muestre qué obras hay y dónde se encuentran. Ahora tenemos un primer esbozo de este catálogo”, añade.
En el catálogo hay sorpresas. “Hemos encontrado que varios cientos de genes no se traducen a proteínas. Por el contrario, hay regiones del ADN reconocidas como no codificantes que, en realidad, sí lo son”, señala a Sinc Bernhard Kuster, investigador en la UTM y principal autor del trabajo alemán.
Este experto cree que una posible explicación a este fenómeno es el constante cambio del genoma. “Nuestra biología interpreta que hay varias proteínas como, por ejemplo, las GPCR –involucradas en el olfato y el gusto– que son prescindibles. Actualmente tenemos otras vías para sobrevivir y ser competitivos biológicamente”, indica el biólogo.
El equipo de Kuster ha observado las proteínas para cerca de 18.000 genes humanos. Entre 10.000 y 12.000 de ellas forman parte del núcleo proteico, ya que se encargan del mantenimiento de la célula y se expresan en la mayoría de tejidos.
Además, han identificado, mediante el uso de cultivos celulares, marcadores de proteínas que podrían predecir la resistencia o la sensibilidad de un individuo a 24 fármacos diferentes.
Durante el experimento han utilizado una técnica llamada espectrometría de masas con la que han cuantificado las proteínas y han determinado sus subunidades. “Esta herramienta nos ha permitido identificarlas, cuantificarlas y localizarlas. Por eso –junto con la información aportada por otros grupos y repositorios– hemos podido recrear un mapa humano en términos proteicos”, sostiene Kuster.
Para conformar Proteomics BD, el grupo alemán ha agrupado datos tanto de los repositorios como de publicaciones anteriores y de su propio laboratorio.
Human Proteom Map
El equipo coordinado por Pandey junto con el Instituto de Bioinformática en Bangalore (la India) han identificado proteínas codificadas por 17.294 genes –se trata del 84% de los genes codificantes conocidos hasta ahora– en muestras de 30 tejidos gracias a la misma técnica, la espectrometría de masas.
Como en el caso de Kurt, este equipo ha localizado nuevas proteínas que provienen de regiones del genoma –en este caso 193– que se creían no codificantes. “Esto sugiere que todavía no comprendemos del todo cómo funciona nuestro propio genoma. Con este tipo de datos no sesgados podríamos aprender y reformular las ‘reglas’ de la biología que han sido definidas por el hombre”, subraya a Sinc.
Pandey aclara que comprender el funcionamiento de las proteínas es mucho más complicado que el de los genes y opina que nunca se llegará a completar el atlas proteico. “Un simple listado no sería muy útil. Por eso, la mayoría de los estudios actuales se centran en los distintos tejidos, a menudo en el contexto de enfermedades específicas”, puntualiza el investigador.
“El proyecto genoma humano fue un esfuerzo muy bien organizado y bien financiado. Un análisis similar del proteoma humano es un reto por la falta de financiación y de un consenso sobre el enfoque”, según este biólogo.
Por otra parte, el científico explica que con este trabajo ahora se tiene una referencia sobre el proteoma humano. “A pesar de que el ADN proporciona instrucciones para la fabricación de las proteínas, en última instancia, son las proteínas las responsables de todos los procesos biológicos en las células y tejidos”, concluye.
Estos dos trabajos son independientes pero los resultados están a disposición de todos los grupos del Human Proteome Project, un proyecto que engloba diversos equipos que trabajan en los cromosomas como parte del Chromosome-centric Human Proteome Project (C-HPP). Los estudios también son distintos al Human Protein Atlas, una iniciativa basada en anticuerpos.
Referencia bibliográfica: Min-Sik Kim et al. “A draft map of the human proteome”. Nature. 28 de Mayo de 2014: hhttp://dx.doi.org/10.1038/nature13302
Mathias Wilhelm et al. “Mass-spectrometry-based draft of the human proteome”. Nature. 28 de Mayo de 2014:http://dx.doi.org/10.1038/nature13319
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