Investigadores descubren un enlace inédito entre una proteína y ácidos grasos

Este trabajo puede ayudar a entender el funcionamiento de una de las proteínas importantes para la supervivencia y la proliferación de células tumorales

Por Karina Toledo

Agência FAPESP – Un estudio llevado adelante por el Grupo de Investigaciones en Metabolismo Tumoral del Laboratorio Nacional de Biociencias (LNBio), en Brasil, puede ayudar a entender el funcionamiento de una de las proteínas esenciales para la supervivencia y la rápida proliferación de las células tumorales.

Al estudiar la estructura de la molécula blanco –la proteína HIF3α– el grupo observó que ésta es capaz de enlazarse exclusivamente a ácidos grasos presentes en el medio celular, algo inédito dentro de la familia de proteínas HIF (siglas en inglés de factor de transcripción inducido por hipoxia).

Los resultados de esta investigación, que contó con apoyo de la FAPESP, se dieron a conocer recientemente en la revista Scientific Reports.

“Es posible que al enlazarse a la HIF-3α, la molécula de ácido graso actúe como una llave capaz de ‘encender’ o ‘apagar’ la proteína. Nuestro próximo paso consiste en intentar entender cuál es el efecto de esta interacción en la célula”, dijo Andre Ambrosio, coordinador del proyecto junto a Sandra Dias, también del LNBio.

Para lograr crecer y multiplicarse rápidamente, explicó Ambrosio, la célula tumoral necesita pasar por un proceso de adaptación metabólica que le permita captar mayores cantidades de nutrientes y oxígeno. Esto se concreta mediante la producción de proteínas alternativas –entre ellas las de la familia HIF–, que son capaces de modificar el perfil de expresión génica de las células durante el proceso adaptativo.

“Las proteínas HIF regulan la expresión de aproximadamente 150 genes, lo que corresponde al 5% del genoma humano. Se producen siempre que las células afrontan una deficiencia de oxígeno y necesitan formar nuevos vasos sanguíneos, por ejemplo. Esto puede ocurrir en situaciones fisiológicas, como el desarrollo de un embrión, o patológicas, como en el cáncer o en las enfermedades cardiovasculares”, comentó el investigador.

Las proteínas HIF, añadió Ambrosio, solamente son capaces de actuar en pares formados por las isoformas α (alfa) y β (beta). Estudios anteriores demostraron que existen al menos tres variaciones de HIFα (HIF-1α, HIF-2α y HIF-3α) y todas se unen al único tipo de HIF-β conocido hasta el momento.

“Decidimos enfocar la investigación en la HIF-3α porque se la descubrió más recientemente y se la conoce menos desde el punto de vista funcional”, explicó Ambrosio.

Las variantes 1 y 2 fueron asociadas en estudios anteriores a la regulación de genes tales como el de la eritropoyetina (la hormona que controla la producción de los glóbulos rojos de la sangre), de transportadores de glucosa, del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF, por sus siglas en inglés) y de otras moléculas que aumentan la captación de oxígeno y facilitan la adaptación metabólica a la hipoxia.

Al evaluar la estructura tridimensional de las variantes 1 y 2, descritas en trabajos de otros grupos, Ambrosio arribó a la conclusión de que no son capaces de enlazarse a ácidos grasos como los de la variante 3. Además, ésta es la primera vez que se describen ligandos endógenos, de naturaleza no covalente para la familia HIF.

Un descubrimiento accidental

El objetivo inicial del proyecto era investigar de qué modo interactúa la HIF-3α con la isoforma β, para hallar así pistas sobre su función en la célula. A tal fin, el equipo del LNBio desarrolló un sistema destinado a producir la proteína en laboratorio. Se insertó el gen codificador de la HIF-3α humana en bacterias de la especie Escherichia coli, que pasaron a expresar la molécula.

Luego los investigadores decidieron estudiar la estructura tridimensional de la proteína mediante una técnica conocida como cristalografía, que consiste en formar un cristal a partir de soluciones concentradas de la proteína de interés purificada y luego estudiarlo mediante difracción de rayos X.

Este trabajo se concretó durante la maestría y el comienzo del doctorado de Angela Maria Fala, bajo la dirección de Ambrosio y con becas de la FAPESP.

“Al analizar los datos de difracción de rayos X, observamos que una molécula de ácido graso proveniente de la bacteria estaba enlazada a la proteína de manera bastante organizada. Fue algo completamente inesperado”, comentó Ambrosio.

Mediante ensayos in vitro, el grupo descubrió que cuando la proteína está interactuando con el ácido graso, el enlace con la isoforma β se vuelve más estable. Lo que todavía no se sabe es cómo impacta esto en el funcionamiento de la célula.

De acuerdo con el investigador, los ácidos grasos se encuentran presentes en las moléculas de fosfolípidos que forman la membrana de las células y de sus orgánulos. También componen las moléculas de triacilglicéridos, una de las fuentes de energía celular.

“Por ende, los ácidos grasos están relacionados tanto con eventos estructurales de las células [controlar la entrada y la salida de nutrientes por las membranas] como a eventos energéticos. El hecho de unirse a HIF-3α sugiere que la proteína, de alguna manera, puede estar involucrada en la regulación de esos procesos”, sostuvo Dias.

Según los investigadores, los resultados de las pruebas in vitro sugieren también que el ácido graso es importante para mantener la estructura de HIF-3α, una especie de columna vertebral. “Todas las veces que removíamos el ácido graso, la proteína salía de solución. Esto indica que, o la proteína se desovilló (perdió la estructura tridimensional), o se produjo una agregación proteica. En ambos casos pierde su función”, dijo.

El contexto de la célula humana

En colaboración con Dias, Ambrosio planea realizar nuevos experimentos en el LNBio, que está vinculado al Centro Nacional de Investigaciones en Energía y Materiales (Cnpem), para entender cómo impactan la interacción entre HIF-3α y los ácidos grasos en el funcionamiento de células humanas.

“El primer paso consiste en identificar en qué modelos celulares esta proteína resulta importante, algo que aún no se conoce. Luego deberemos aprender a aislar la proteína e identificar con qué lípidos interactúa dentro de células humanas. Sólo entonces podremos investigar la importancia de esos lípidos en la función de la proteína”, explicó.