{"id":15837,"date":"2025-01-15T11:28:10","date_gmt":"2025-01-15T10:28:10","guid":{"rendered":"https:\/\/helloproject.es\/vigilancia\/la-estructura-de-las-proteinas-revela-la-historia-de-la-evolucion\/"},"modified":"2025-01-15T11:28:10","modified_gmt":"2025-01-15T10:28:10","slug":"la-estructura-de-las-proteinas-revela-la-historia-de-la-evolucion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/helloproject.es\/vigilancia\/la-estructura-de-las-proteinas-revela-la-historia-de-la-evolucion\/","title":{"rendered":"La estructura de las prote\u00ednas revela la historia de la evoluci\u00f3n"},"content":{"rendered":"

Antiguamente los cient\u00edficos no ten\u00edan otro modo de reconstruir la historia de la evoluci\u00f3n que fij\u00e1ndose en el parecido f\u00edsico entre unas y otras especies, ya fuesen simios y humanos, o avispas y hormigas. El nacimiento de la biolog\u00eda molecular permiti\u00f3 refinar enormemente este conocimiento a trav\u00e9s de la comparaci\u00f3n de secuencias de ADN de los genes o de amino\u00e1cidos de sus productos, las prote\u00ednas.<\/p>\n

Combinando distintos m\u00e9todos y gracias al uso de avanzadas herramientas computacionales, cient\u00edficos del Centro de Regulaci\u00f3n Gen\u00f3mica de Barcelona (CRG) han avanzado un gran paso en estas t\u00e9cnicas de reconstrucci\u00f3n del pasado biol\u00f3gico, lo que no solo ayudar\u00e1 a una comprensi\u00f3n m\u00e1s fiel de la evoluci\u00f3n, sino que adem\u00e1s aportar\u00e1 valiosas pistas para entender la propagaci\u00f3n de infecciones y dise\u00f1ar nuevos tratamientos.<\/p>\n

Este trabajo no solo ayudar\u00e1 a una comprensi\u00f3n m\u00e1s fiel de la evoluci\u00f3n, sino que adem\u00e1s aportar\u00e1 valiosas pistas para entender la propagaci\u00f3n de infecciones y\u00a0dise\u00f1ar nuevos tratamientos<\/p>\n

Los pinzones o sinsontes de Darwin son tal vez el ejemplo cl\u00e1sico m\u00e1s conocido de c\u00f3mo el paso del tiempo va diferenciando las especies que comparten un ancestro com\u00fan; a lo largo de millones de a\u00f1os, estos p\u00e1jaros de las islas Gal\u00e1pagos desarrollaron distintas formas en sus picos y otras partes del cuerpo mientras se adaptaban a las condiciones de su entorno.<\/p>\n

Durante el viaje que inspirar\u00eda su obra de 1859 El origen de las especies, el naturalista ingl\u00e9s recogi\u00f3 diversos espec\u00edmenes de estas aves, y tanto este como otros muchos casos similares sirvieron a los cient\u00edficos para entender c\u00f3mo funciona la evoluci\u00f3n. Estas diferencias que van surgiendo en rasgos f\u00edsicos como la forma del pico son el resultado de mutaciones que aparecen en los genes y que se reflejan en sus productos, las prote\u00ednas.<\/p>\n

Desde que en la segunda mitad del siglo XX se desarrollaron las t\u00e9cnicas para leer secuencias de ADN y prote\u00ednas, los cient\u00edficos comenzaron a disponer de herramientas infinitamente m\u00e1s precisas para establecer el parentesco evolutivo entre especies \u2014su filogenia\u2014 e incluso inferir el tiempo en que divergieron de su ancestro com\u00fan: las distancias moleculares, o diferencias en las secuencias surgidas a lo largo del tiempo, se traducen en millones de a\u00f1os.<\/p>\n

<\/a><\/p>\n

Manchas en el mantel de la evoluci\u00f3n<\/h2>\n

Pero a la hora de analizar estas divergencias entre prote\u00ednas hom\u00f3logas en distintas especies para dibujar su \u00e1rbol filogen\u00e9tico, los investigadores se encuentran con un problema, la saturaci\u00f3n. Cedric Notredame, director del grupo de bioinform\u00e1tica comparativa del CRG, lo explica a SINC con un ejemplo: tenemos un bonito mantel que utilizamos en las celebraciones navide\u00f1as y que con el tiempo se va manchando, de modo que podemos deducir cu\u00e1ntos a\u00f1os lo hemos usado por el n\u00famero de manchas.<\/p>\n

\u201cPuedes imaginar que llega un momento en que hay tantas manchas que ya no sabes si has usado el mantel durante 20 o 100 a\u00f1os\u201d, dice Notredame. \u201cPiensa en las manchas como mutaciones. Este ser\u00eda el proceso de saturaci\u00f3n en las secuencias\u201d.<\/p>\n

La IA permite a los cient\u00edficos integrar todos los experimentos realizados a lo largo de los a\u00f1os, junto con los de la propia naturaleza, al mutar las secuencias sin cambiar la estructura de las prote\u00ednas ni da\u00f1ar su funci\u00f3n<\/p>\n

Para esquivar dicho problema, los cient\u00edficos buscan otra caracter\u00edstica que var\u00ede menos, y la encuentran en la estructura de las prote\u00ednas. Estas mol\u00e9culas adoptan una forma 3D que depende de su secuencia y que acusa menos los cambios, incluso con mutaciones.<\/p>\n

Notredame lo compara con la vajilla que utilizamos en Navidad: aunque con el tiempo aparecer\u00e1n marcas y desconchones, los platos aguantan mejor el uso que el mantel. \u201cSi pensamos en los desconchones como mutaciones, se saturar\u00e1n m\u00e1s despacio. Los platos ser\u00edan el equivalente a las estructuras\u201d.<\/p>\n

Combinando secuencias y estructuras, Notredame y sus colaboradores dan un gran impulso al an\u00e1lisis filogen\u00e9tico, como detallan en su nuevo estudio, publicado en Nature Communications<\/a>. \u201cEs una idea simple y mucha gente sospechaba que funcionar\u00eda, pero nuestro estudio es el m\u00e1s amplio que lo muestra\u201d.<\/p>\n

<\/a><\/p>\n

La revoluci\u00f3n de las prote\u00ednas<\/h2>\n

El logro del equipo de Notredame habr\u00eda sido imposible hace solo unos a\u00f1os. Hasta que lleg\u00f3 la inteligencia artificial. En 2020 el laboratorio de IA DeepMind de Google lanz\u00f3 un sistema llamado AlphaFold que se anunci\u00f3 como la soluci\u00f3n al problema planteado en 1972 por el bioqu\u00edmico Christian Anfinsen en su discurso de aceptaci\u00f3n del Nobel de Qu\u00edmica.<\/p>\n

Anfinsen defend\u00eda que la secuencia de una prote\u00edna bastar\u00eda para predecir su estructura 3D, pero el problema es tan inmensamente complejo que su resoluci\u00f3n general llevar\u00eda m\u00e1s tiempo que la edad del universo, en una estimaci\u00f3n del bi\u00f3logo molecular Cyrus Levinthal.<\/p>\n

Seg\u00fan Notredame, Alphafold y sus versiones sucesivas 2 y 3 \u201cest\u00e1n cambi\u00e1ndolo todo\u201d. Pero, aunque el algoritmo de Google ha resuelto las estructuras de millones de prote\u00ednas, el bioinform\u00e1tico considera que \u201cno ha solucionado el problema del plegamiento de las prote\u00ednas; todav\u00eda no sabemos predecir una estructura proteica a partir de su secuencia usando los primeros principios de la f\u00edsica\u201d.<\/p>\n

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La filogenia hace posible clasificar especies invisibles como los microbios y los virus, lo que puede ayudar a rastrear las resistencias a antibi\u00f3ticos o la aparici\u00f3n de virus como el VIH o el de la covid-19<\/p>\n

Cedric Notredame (CRG)
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Sin embargo, la IA permite a los cient\u00edficos integrar todos los experimentos realizados a lo largo de los a\u00f1os, junto con los de la propia naturaleza, al mutar las secuencias sin cambiar la estructura de las prote\u00ednas ni da\u00f1ar su funci\u00f3n.<\/p>\n

\u201cAs\u00ed que juntas toda esta informaci\u00f3n y tienes algo que te permite leer la estructura a partir de una combinaci\u00f3n de datos estructurales y experimentales\u201d, apunta Notredame. El equipo del CRG emplea un lenguaje de computaci\u00f3n biol\u00f3gica de elaboraci\u00f3n propia llamado Nextflow que facilita el uso de AlphaFold y que actualmente utilizan m\u00e1s de 15.000 cient\u00edficos.<\/p>\n

Con todas estas herramientas, el estudio confirma que se obtienen los mismos resultados con estructuras experimentales que con las generadas por AlphaFold. \u201cEsto abre grandes perspectivas\u201d, se\u00f1ala Notredame.<\/p>\n

Estas perspectivas no solo se refieren a los estudios evolutivos, sino que tambi\u00e9n extienden sus utilidades a otros campos como la lucha contra las enfermedades. Seg\u00fan Notredame, \u201cla filogenia hace posible clasificar especies invisibles como los microbios y los virus, lo que puede ayudar a rastrear las resistencias a antibi\u00f3ticos o la aparici\u00f3n de virus como el VIH o el de la covid-19\u201d.<\/p>\n

Adem\u00e1s, a\u00f1ade, nuestras propias prote\u00ednas mutan a versiones malignas implicadas en enfermedades como el c\u00e1ncer, pero a menudo es dif\u00edcil que los f\u00e1rmacos contra estas formas da\u00f1inas no afecten tambi\u00e9n a las c\u00e9lulas sanas. Estas nuevas t\u00e9cnicas ayudar\u00e1n a dise\u00f1ar f\u00e1rmacos m\u00e1s precisos. \u201c\u00c1rboles filogen\u00e9ticos mejores pueden mejorar muchos aspectos de nuestra vida\u201d, concluye el investigador.<\/p>\n

Referencia: <\/p>\n

Mansouri et al.\u00a0: Nature Communications\u00a02025 https:\/\/doi.org\/10.1038\/s41467-024-55264-0<\/a><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Antiguamente los cient\u00edficos no ten\u00edan otro modo de reconstruir la historia de la evoluci\u00f3n que fij\u00e1ndose en el parecido f\u00edsico entre unas y otras especies, ya fuesen simios y humanos, o avispas y hormigas. 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