Protein Synthesis

Para asegurar que la producción de proteínas en nuestras células se desarrolle sin problemas, el complejo proteico NAC ralentiza la velocidad de la síntesis de proteínas desde el inicio. Un equipo de investigación internacional, con una importante participación de biólogos de Konstanz, ha descubierto ahora los mecanismos subyacentes a esta función previamente desconocida de NAC.

Las proteínas son uno de los componentes moleculares más importantes de la vida. Son cadenas de aminoácidos ensambladas en nuestras células por los ribosomas, las «fábricas de proteínas» moleculares de nuestro organismo. El código genético de nuestro genoma sirve como plano, guiando la traducción paso a paso en una secuencia específica de aminoácidos que define cada proteína. Pero esto no es todo: para realizar sus funciones vitales en la célula, las proteínas deben ser modificadas – en algunos casos, incluso durante su síntesis – luego plegarse en su estructura tridimensional funcional y, finalmente, llegar a su ubicación designada en la célula. Al igual que una fábrica real, la producción de proteínas requiere ajustes específicos y una logística compleja, además del ensamblaje básico.

El complejo proteico NAC (complejo asociado a polipéptidos nacientes) juega un papel clave en el control y la regulación de los procesos dentro de nuestras células. En trabajos anteriores, investigadores de Konstanz, liderados por Elke Deuerling y Martin Gamerdinger, junto con colegas internacionales, pudieron revelar algunos de los mecanismos moleculares subyacentes a la complejidad funcional de NAC. En su estudio actual, publicado recientemente en la revista científica Nature, profundizan en los secretos de este versátil actor molecular, descubriendo un modo de interacción previamente desconocido del complejo proteico. Demuestran que NAC ralentiza las etapas iniciales de la formación de proteínas para garantizar un proceso de producción fluido y ordenado.

Interacción temprana

Para comprender mejor los hallazgos del estudio, vale la pena examinar los detalles moleculares. «Ya sabíamos dónde se une NAC a las ‘fábricas de proteínas’, es decir, cerca del túnel ribosomal. Este es el punto donde las proteínas recién sintetizadas emergen del ribosoma», explica Deuerling. «Allí, NAC pone en contacto las cadenas de aminoácidos en crecimiento, según sea necesario, con varios componentes de la caja de herramientas bioquímica de la célula, que luego llevan a cabo, por ejemplo, modificaciones específicas de las proteínas o dirigen su transporte a destinos particulares».

En su último estudio, los investigadores querían obtener una imagen lo más completa posible de las funciones del complejo proteico NAC. Primero, investigaron con qué proteínas interactúa el complejo durante su formación y en qué momento. Descubrieron que NAC interactúa con un espectro muy amplio de proteínas – miles, de hecho – cada una destinada a diversas ubicaciones celulares y desempeñando una amplia gama de funciones. Además, identificaron tres fases diferentes de interacción: una fase muy temprana, en la que la proteína naciente tiene menos de 30 aminoácidos, una fase intermedia con una longitud de cadena de alrededor de 50-60 aminoácidos y una fase comparativamente tardía, en la que la cadena de aminoácidos en crecimiento ya tiene más de 80 aminoácidos.

«La interacción temprana entre NAC y la proteína naciente fue una sorpresa particular para nosotros. Una vez que la cadena alcanza los 50 aminoácidos o más, la proteína en crecimiento comienza a extenderse más allá del túnel, lo que permite a NAC interactuar desde el exterior. Sin embargo, para hacerlo con cadenas de aminoácidos significativamente más cortas, NAC tiene que alcanzar el túnel ribosomal con uno de sus «brazos». Realmente no sabíamos que esta opción de interacción existía», dice Deuerling.

«Dónde» determina «cuándo»

Los investigadores también encontraron que existe una correlación entre el destino de las proteínas emergentes y el momento de la interacción con NAC. Por ejemplo, las proteínas destinadas a la red de membranas de la célula – el retículo endoplásmico – interactúan con NAC especialmente en las fases temprana e intermedia. En la fase intermedia, el complejo proteico promueve el transporte dirigido de proteínas que llevan la secuencia de señal correspondiente al retículo endoplásmico.

Pero, ¿qué ocurre durante la interacción temprana, previamente desconocida? Los resultados del estudio muestran que la interacción con NAC dentro del túnel ribosomal conduce a una ralentización del crecimiento de las proteínas nacientes. «Al regular la velocidad de crecimiento, NAC asegura que la síntesis de proteínas se desarrolle sin problemas. Optimiza el movimiento de los ribosomas a lo largo de los planos genéticos, reduce el riesgo de colisión y coordina los procesos posteriores de plegamiento y logística», resume Gamerdinger.

Con el descubrimiento de esta función adicional de NAC, la imagen del complejo proteico como un centro de control y regulación multifuncional durante la síntesis de proteínas se vuelve aún más clara, reafirmando su papel fundamental en el mantenimiento del funcionamiento adecuado de nuestras células.

Fuente: Journal reference: DOI: 10.1038/s41586-025-10058-2