Proteínas fluorescentes - Cienciorama

 Proteínas fluorescentes
Lorena Mendiola Almaraz
El descubrimiento de las proteínas fluorescentes ha tenido un enorme
impacto en el estudio de fenómenos celulares in vivo, ya que permiten
rastrear proteínas en células u organismos de forma dinámica. Esto es
imposible hacerlo, en general, con la mayoría de las técnicas de
microscopía existentes en las que se utilizan preparaciones muertas del
espécimen estudiado.
Este tipo de proteínas se encontró en una medusa del Pacífico Norte, la
aquorea victoria, que presenta una luminosidad color verde debida a
una proteína fluorescente de nombre GFP (por sus siglas en inglés). La
fluorescencia es la capacidad de convertir luz invisible para nuestros
ojos en visible. Por ejemplo, GFP capta luz de 387 hasta cerca de 400
nm, y la emite en el rango verde claro de luz visible.
La GFP debe su fluorescencia a tres aminoácidos en inmediata sucesión,
envueltos en una estructura protectora de proteína llamada
lata
beta (beta can, como es reportada en artículos internacionales). Esta
estructura evita que los tres aminoácidos fluorescentes (llamados
cromóforo en su conjunto) pierdan sus capacidades lumínicas ante
cambios de pH, de temperatura y de concentración en el medio.
(Estudios muy recientes de bioestructuras in sílico, demuestran que las
condiciones del entorno pueden producir cambios en el ángulo en que
están ubicados los aminoácidos: uno frente al otro, lo que provoca
diferencias en la longitud de onda de absorción y emisión de la
proteína).
Este tipo de proteínas se pueden fusionar a otras proteínas de interés;
por ejemplo, pueden utilizarse para el rastreo óptico de proteínas en
células vivas funcionales, para dilucidar dónde y cómo se ubican en la
célula, o se pueden usar como marcadores del plegamiento
tridimensional (cuando las proteínas cobran su forma espacial funcional)
de otros polipéptidos. Estos estudios son imposibles en la microscopía
de campo claro y, en consecuencia, difíciles en la de campo oscuro.
El rastreo óptico ha sido muy utilizado para ubicar líneas celulares
embrionarias de gástrulas en organismos juveniles, haciendo que una de
las células de la gástrula (que constituirá tejidos corporales en el
organismo formado) exprese la GFP (y por lo tanto se haga
fluorescente), y rastreando después, por microscopía de fluorescencia,
el destino de dicha línea en el organismo juvenil o adulto. Para el
segundo caso, o sea, el plegamiento tridimensional de otros
polipéptidos, que es necesario en todas las proteínas después de su
síntesis, se requiere la fusión de un extremo de GFP con la proteína o
polipéptido de interés; de tal manera que las proteínas deban tomar una
conformación espacial al mismo tiempo (en realidad están físicamente
unidas). En caso de que no exista plegamiento, no se desarrolla
fluorescencia. De esta forma, por microscopía de luz uv, se puede
detectar si una proteína tomó o no conformación tridimensional o si se
encuentra en forma plana o desordenada y, por lo tanto, disfuncional.
Tiempo después del descubrimiento de GFP, algunos grupos sumamente
destacados como el de James Remington, lograron crear proteínas
variantes de ésta, con diferentes propiedades fluorescentes. De esta
manera surgieron la BFP y la YFP, de colores azul y amarillo,
respectivamente.
Curiosamente,
estas
variantes
poseen
sólo
pequeñísimas diferencias genéticas entre sí (de un solo nucleótido) y
con su proteína madre (la obtenida de aquorea victoria), por lo que han
sido objeto de intensos estudios de genética molecular.
Actualmente en la UNAM, el grupo de los doctores Joel Osuna y Paul
Gaytan (IBt) está desarrollando proyectos de alta tecnología en
evolución dirigida por deleción/inserción (indeles) de tripletes (tercias de
bases nitrogenadas, que en la proteína darán lugar a aminoácidos)
utilizando como método de selección las capacidades fluorescentes de la
GFP.
Referencias:
1.FRET based in vivo screening for protein holding and increased protein
stability. Philipps B, Hennecke J, Glockshuber R. Journal of Molecular
Biology. 2003. 327, 239-49
2.Transgenic zebrafish reveal stage-specific roles for Bmp signaling in
ventral and posterior mesoderm development. Pyati UJ, Webb AE,
Kimelman D. Development. 2005. 132(10):2333-43. Epub 2005 Apr 13.