Las proteínas son claves para todos los procesos celulares, y su estructura es importante para comprender su función y evolución. Las predicciones basadas en secuencias de estructuras de proteínas han aumentado en precisión y más de 214 millones de estructuras predichas están disponibles en la base de datos AlphaFold. Sin embargo, estudiarlas a esta escala requiere métodos muy eficientes.
Ahora, investigadores del Instituto Europeo de Bioinformática (EMBL-EBI), el Instituto de Biología de Sistemas Moleculares de ETH Zurich y la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional de Seúl han logrado avances significativos en ese proceso. Aprovecharon el poder de la vasta base de datos de AlphaFold sobre estructuras de proteínas 3D predichas por IA, arrojando luz sobre su evolución y los orígenes de la inmunidad humana.
La base de datos de AlphaFold, piedra angular en este tipo de investigación, ofrece información estructural generada por IA para las proteínas conocidas, complementando los datos experimentales. Si bien no reemplazan los resultados experimentales, estas predicciones son invaluables para la comunidad científica. Su estudio, que acaba de publicarse en la revista Nature, presentó Foldseek Cluster, un algoritmo innovador.
Esta herramienta analizó de manera eficiente 200 millones de estructuras de proteínas dentro de la base de datos, descubriendo más de 2 millones de conjuntos estructurales únicos que representan una asociación de proteínas que comparten formas 3D similares, y un tercio carece, llamativamente, de anotaciones o categorizaciones previas.
Cerrando la brecha
Una comprensión profunda de las proteínas en los procesos celulares es fundamental para desentrañar sus funciones y su historia evolutiva. Si bien se han logrado grandes avances en la predicción de esas estructuras basada en secuencias, los desafíos computacionales han limitado la capacidad para abordar esta tarea a gran escala. Sin embargo, Foldseek Cluster ofreció un medio sin precedentes para explorar el vasto reino de las proteínas.
Hemos marcado el comienzo de una era revolucionaria en biología estructural, gracias a herramientas computacionales que nos otorgan un acceso incomparable a las complejidades del universo proteico. Su algoritmo ha acelerado drásticamente el proceso, reduciendo lo que podría haber llevado una década usando métodos tradicionales a tan solo cinco días.
Esta potencia computacional puede examinar de manera eficiente millones de estructuras de proteínas predichas dentro de la base de datos AlphaFold, agrupándolas según sus formas 3D. La aceleración de la capacidad computacional no sólo hace que las tareas sean más rápidas; los hace alcanzables en una escala que antes se consideraba imposible.
La investigación también profundiza en las ramificaciones evolutivas de estos grupos de proteínas. Si bien la mayoría tienen orígenes antiguos, un 4% parece ser específico de determinadas especies. Esta revelación proporciona nuevos conocimientos sobre fenómenos evolutivos como el nacimiento de genes de novo, donde nuevos genes emergen de regiones no codificantes del genoma. Además, arroja luz sobre numerosas conexiones evolutivas que podrían mejorar la comprensión de las funciones de las proteínas en diversas especies, en particular su papel en la inmunidad humana.
Pedro Beltrao, profesor asociado del Instituto de Biología de Sistemas Moleculares de ETH Zurich, enfatizó: “Este trabajo va más allá de simplemente hacer que las comparaciones sean más eficientes; se trata de desentrañar nuevos conocimientos sobre el viaje evolutivo de las proteínas”.
Uno de los descubrimientos más intrigantes de este estudio es la identificación de semejanzas estructurales entre las proteínas del sistema inmunológico humano y las que se encuentran en las bacterias. Esto sugiere la posibilidad de que las relacionadas con el sistema inmunológico tengan antiguas raíces evolutivas compartidas con especies bacterianas, lo que podría remodelar nuestra comprensión de la inmunidad. Esta investigación no sólo avanza el conocimiento actual, sino que también allana el camino para futuras exploraciones en los enigmáticos reinos de la función y la evolución de las proteínas.
* Martin Steinegger, profesor asistente de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Nacional de Seúl *Fotos: Getty
Últimas Noticias
Un satélite inactivo de la NASA emitió una señal de radio que desconcertó a los astrónomos
El pulso fue captado por un radiotelescopio en Australia y rastreado hasta Relay 2, una nave de comunicaciones lanzada en 1964 que permanece en órbita desde hace casi seis décadas
El cambio climático podría reducir el néctar en cultivos clave y afectar a los polinizadores
Un estudio proyectó escenarios futuros y analizó cómo las alteraciones en el clima inciden en la alimentación de insectos esenciales para mantener la biodiversidad
Por qué el nuevo observatorio Vera Rubin es la cámara digital más grande del mundo y qué potencial tiene
Las primeras imágenes de este coloso de 3200 megapíxeles ubicado en Chile, fueron reveladas esta semana y asombraron a los astrónomos
¿Se curó la infección de Chagas? Un nuevo test podría dar la respuesta
Científicos de los Estados Unidos y la Argentina contaron a Infobae cómo desarrollan una prueba que sirve para determinar si un tratamiento fue efectivo contra el parásito. Qué ventajas tendría para el control de la infección presente en América, Europa y Asia
Por qué sentimos una descarga eléctrica al tocar a alguien: el fenómeno explicado por la ciencia
Se trata de un evento cotidiano que involucra transferencias eléctricas breves, asociadas al tipo de ropa, calzado y condiciones del entorno
