Desvelando el papel de las misteriosas proteínas pequeñas

Investigadores del CRG desarrollan una técnica que permite identificar y clasificar proteínas de menos de 100 aminoácidos

26.02.2019

En el genoma humano se calcula que hay alrededor de unos 20.000 genes que codifican para proteínas. Las proteínas son las 'obreras' del organismo, encargadas de realizar funciones concretas clave para la supervivencia. A pesar de su importancia, existe un tipo de proteínas sumamente pequeñas, de menos de 100 aminoácidos, esenciales para entender cómo funcionan los seres vivos, de las que apenas se conoce nada, puesto que identificarlas supone un desafío tecnológico.

Ahora investigadores del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona, liderados por el investigador ICREA Luis Serrano, jefe del Grupo de Diseño de Sistemas Biológicos, han desarrollado una técnica que les permite predecir y clasificar estas proteínas, basada en una nueva herramienta bioinformática que han alimentado con múltiples datos ómicos. Así, han podido ver que estas pequeñas proteínas suponen al menos el 16% del genoma de las bacterias. Los resultados de su trabajo se recogen en Molecular Systems Biology.

"Hemos estudiado la bacteria Mycoplasma pneumoniae y hemos descubierto que podíamos estar obviando hasta 10 de cada 100 de las proteínas codificadas en su reducido genoma debido al pequeño tamaño de éstas", afirma María Lluch-Senar, científica asociada del CRG e investigadora principal del estudio. "En el caso de organismos más complejos o humanos, ese porcentaje podría ser muy significativo", añade.

Estudios recientes han arrojado luz sobre la importancia de estas proteínas pequeñas, como los péptidos antimicrobianos secretados por los insectos, animales, plantas e incluso los humanos en respuesta a una infección. También se ha visto que estas proteínas pequeñas sirven para comunicarse con otras bacterias en el medio y también con el huésped, como por ejemplo nuestro organismo. De hecho, pueden desempeñar un papel muy importante en tener una microbiota equilibrada.

"El interés de nuestro estudio era determinar qué número y variedad de funciones podían presentar estas proteínas que hasta ahora no se habían considerado", apunta Samuel Miravet-Verde, estudiante de doctorado en el CRG y primer autor del trabajo.

Hasta el momento, al anotar un genoma solo se tenían en cuenta segmentos de ADN que al transcribirse y traducirse podrían originar proteínas mayores de 100 aminoácidos. Por debajo de esa cantidad, se desestimaban porque suponía un desafío tecnológico. Esto es así porque las aproximaciones habituales para identificar proteínas no son posibles, precisamente debido al tamaño tan pequeño de estas. A eso se suma que estas proteínas suelen tener una vida muy corta, están presentes en poca abundancia o incluso muestran patrones de expresión específicos de tejido y temporales que dificulta aún más detectarlas.

Además, para poder asignar funciones a las proteínas se suelen realizar estudios comparativos de conservación, en los que se toman distintos organismos y se intenta ver cómo de presentes están esas proteínas, se compara la longitud de ambas y se define si la similitud entre ellas es o no significativa. Al no poder identificar esas proteínas pequeñas, no se puede utilizar esta aproximación para comparar entre organismos, por lo que el papel que desempeñan es un misterio.

En este trabajo, los investigadores han realizado un estudio preliminar en 109 genomas de bacterias en los que han tratado de clasificar o asignar funciones a estas proteínas. Para ello, han aplicado algoritmos ya existentes en otros ámbitos en los que han introducido parámetros acerca de qué es una proteína. Luego han validado sus resultados usando proteínas identificadas previamente en otras especies bacterianas.

La técnica que han desarrollado es universal y se puede aplicar a distintas especies bacterianas.

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