La cristalización de proteínas in vivo ofrece nuevas e interesantes posibilidades para las proteínas que no forman cristales in vitro. Este trabajo está en la categoría de "Más leído este mes” por parte de la revista científica Structural Dynamics.
La cristalografía de rayos X es una herramienta fundamental para la identificación de la estructura atómica y molecular de muchos materiales que pueden formar cristales, tales como metales o minerales, pero también de diversas moléculas inorgánicas, orgánicas y biológicas. Por ejemplo, la estructura tridimensional de una proteína determina su función; en consecuencia, la visión estructural de proteínas con resolución atómica es importante para entender la maquinaria de la vida o para el diseño y desarrollo de nuevos fármacos.
Esta técnica requiere cristales suficientemente grandes como para obtener puntos de vista estructurales con resolución atómica, y que son obtenidos de modo rutinario in vitro mediante un cribado que consume mucho tiempo. Sin embargo, en los últimos años, alguna información estructural se ha obtenido con éxito a partir de pequeños microcristales de proteínas cultivadas dentro de células vivas, in vivo, lo que ofrece nuevas e interesantes posibilidades para estudiar las proteínas que no forman cristales in vitro. Por desgracia, la formación de cristales dentro de una célula viva todavía representa casi siempre un evento espontáneo que se detecta por casualidad.
En el presente estudio, publicado en la revista Structural Dynamics (Struct. Dyn., 2015, 2, 041712), se observó in vivo y en tiempo real el crecimiento de cristales, obteniendo así una información muy importante acerca del proceso de formación de cristales. Para ello, los investigadores utilizaron dos proteínas diferentes: la luciferasa de luciérnaga y una versión truncada de una proteína del reovirus aviar, llamada muNS, lo que permitió seguir mediante fluorescencia las etapas iniciales en la formación de cristales en las células.
Figura: Morfología y localización intracelular in vivo de cristales de luciferasa de luciérnaga.
Los investigadores del CiQUS detectaron la formación espontánea de cristales de proteínas dentro de las células cuando se expresan dos proteínas diferentes con el sistema de baculovirus. Una de ellos (muNS-GFP) tiene un resto de GFP fusionado, lo que permite observar en tiempo real los eventos iniciales del proceso de cristalización.
El Grupo de Virología Molecular, liderado en el CIQUS por el Prof. J. Benavente y el Prof. Martínez Costas, ha estudiado la biología molecular del reovirus aviar (ver video). Basados en dicho trabajo, han desarrollado y patentado una plataforma tecnológica de etiquetado de proteínas, y que actualmente están tanto adaptando a otros sistemas de expresión como estudiando sus diferentes aplicaciones biotecnológicas.
Este trabajo ha sido coordinado por el Profesor Lars L. Redecke (Center for Structural and Cell Biology in Medicine, University of Lübeck, Germany), en colaboración con el CiQUS (University of Santiago de Compostela, Spain), la Interfaculty Institute of Biochemistry (University of Tübingen, Germany) y el Institute of Biochemistry and Molecular Biology (University of Hamburg).