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Esperanza de prevención de cataratas desde una nueva vista de primer plano de proteína
Los investigadores han descubierto vistas a escala atómica de una proteína del ojo que mantiene la transparencia de la lente en el ojo humano, lo que podría conducir a nuevas formas de tratar y prevenir las cataratas.
Un estudio, publicado en Naturaleza diario Biología estructural y molecular, muestra cómo los científicos han logrado puntos de vista dinámicos de una proteína que se encuentra solo en las lentes de los ojos de mamíferos: aquaporin zero (AQP0).
Investigadores de la Universidad de California-Irvine y el Campus de Investigación de Janelia Farm en Ashurn, VA, explican que la lente en el ojo humano está formada por células únicas llamadas fibras de lentes que contienen agua y proteínas llamadas cristalinas.
Cuando las fibras y las cristalinas están bien compactadas, esto crea un "medio uniforme" que deja pasar la luz a través de la lente. Los científicos dicen que cuando ocurre un desarrollo anormal o cambios relacionados con la edad en la lente, esto puede conducir a una catarata.
Los investigadores señalan que si el gen AQP0 se muta, puede ser una causa de cataratas congénitas (desde el nacimiento) y podría aumentar el riesgo de cataratas relacionadas con la edad.
Cuando los canales de AQP0 se cierran, esto está regulado por la calmodulina, una proteína sensible al calcio. Los científicos dicen que el proceso de cómo la calmodulina hace esto no estaba claro, pero esta visión dinámica del canal AQP0 revela un proceso en el que la proteína "capta" el canal abierto, forzándolo a cerrarse.
El Dr. Houmam Araj del National Eye Institute, explica:
"Se cree que el canal AQP0 desempeña un papel vital para mantener la transparencia de la lente y regular el volumen de agua en las fibras de la lente, por lo que comprender los detalles moleculares de cómo fluye el agua a través del canal podría ayudar a comprender mejor la catarata".
Cómo se logró la vista de "primer plano"
Para obtener vistas de primer plano de la proteína AQP0 y la calmodulina unidas, los investigadores utilizaron microscopía electrónica. Luego combinaron los datos de microscopía y los datos anteriores recopilados mediante cristalografía, un proceso en el que las proteínas se radiografian después de cristalizarse.
Este proceso creó modelos computarizados de la forma en que las dos proteínas interactúan, y permitió a los investigadores identificar los componentes básicos de las proteínas (aminoácidos) dentro de AQP0.
Luego, los científicos neutralizaron individualmente los aminoácidos dentro del canal AQP0.
Los autores del estudio explican que el canal AQP0 consta de cuatro "unidades en forma de barril" que están agrupadas una junto a la otra.
La vista cercana del canal AQP0 reveló que la calmodulina se une a una unidad, luego a otra, como si "agarraran un par de riendas", explican los investigadores.
Agregan que este proceso hace que el canal se tuerza, permitiendo que algunos aminoácidos en cada unidad se desvíen hacia el núcleo del canal, bloqueando el flujo de agua.
¿Tratamiento potencial para cataratas?
Las cataratas se describen como áreas nubladas de la lente. Pueden desarrollarse en uno o ambos ojos. Aunque generalmente no son dolorosos, pueden afectar gravemente la visión de una persona e incluso llevar a la ceguera con el tiempo. Las cataratas están relacionadas con el envejecimiento, pero otros factores de riesgo incluyen el tabaquismo, la diabetes y los factores genéticos.
Los investigadores dicen que este estudio, financiado por el Instituto Nacional del Ojo, parte de los Institutos Nacionales de Salud, podría conducir a nuevos enfoques para el tratamiento de cataratas.
El Dr. James Hall de la Universidad de California, dice que aunque las cataratas se pueden tratar con éxito con cirugía, estos hallazgos "pueden ser un paso hacia el aprendizaje de cómo prevenir o retrasar la catarata".
Los investigadores señalan que debido a que esta investigación revela cómo la calmodulina interactúa con varios canales de proteínas, también podría conducir a nuevos medicamentos para otras afecciones de salud comunes.
Por ejemplo, agregan, la calmodulina ayuda a mantener el control de los canales iónicos, el paso que permite la entrada y salida de iones de los nervios, esencial para el disparo de las células nerviosas, el latido rítmico del corazón y la contracción muscular.
El canal aquaporin-0. Canal izquierdo abierto, permitiendo el paso de las moléculas de agua (en rojo). Derecha: cerrado porque los aminoácidos se han volteado hacia adentro. Crédito: Nature Structural and Molecular Biology.
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