Una “proteína motora” alcanza increíblemente RPM MÁS ALTAS (revoluciones por minuto) al desenrollar el ADN que la mayoría de los motores de automóviles. Otros dos forman un pistón molecular, impulsando el movimiento muscular. Honestamente, me hace preguntarme cómo estas delicadas cadenas de aminoácidos pueden soportar la tensión. Otros han hecho un buen trabajo al dilucidar los roles generales de las proteínas en las células, así que pensé en dar un par de ejemplos interesantes del trabajo que hacen las proteínas.
Duplicación de ADN a miles de RPM
Piénselo … el ADN en su cuerpo es tan largo que si se desenrolla se estiraría hacia la luna muchas veces, por lo que el proceso de duplicación debe ser ultrarrápido. Las enzimas helicasa están diseñadas para desempaquetar los genes de un organismo al desenrollar las dos cadenas de ADN entre sí a una velocidad de 5 a 10,000 RPM. (En comparación, a velocidades promedio, la mayoría de los motores de automóviles funcionan a alrededor de 2 a 3,000 RPM, por lo que esto es realmente rápido). El ADN se enrolla alrededor de sí mismo en un patrón helicoidal en espiral (ver foto), y debe desenrollarse antes de que pueda duplicarse cuando una celda se divide
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Figura 1: el ADN consta de dos cadenas que se enrollan alrededor de otra de forma helicoidal. Las dos cadenas están compuestas por una larga sucesión de “bases” de ADN, que contienen el código de ADN y se mantienen unidas por enlaces débiles entre las moléculas de la base (ver las bases verde, azul y amarilla en la imagen).
Las helicasas son proteínas motoras. que se mueven a lo largo de la molécula de ADN rompiendo los enlaces que unen las dos cadenas de ADN utilizando energía derivada de ATP. Una vez que se separan, varias enzimas duplican cada hebra de ADN utilizando el poder del ATP, la moneda de energía de la célula y las bases químicas que forman el ADN: adenina, timina, guanina y citosina (la abreviatura es A, T, G y C).
Una vez que se desenrolla el ADN, se puede duplicar, como se muestra en el siguiente video.
Video 1: Video genial del ADN que se desenrolla y se duplica. Video de Vimeo. Comience a las 1:43 para la replicación del ADN, aunque otros elementos del video también son interesantes.
Como mostró el video, la replicación del ADN, pero también la transcripción, traducción, recombinación, reparación del ADN y biogénesis de los ribosomas requieren la separación de las cadenas de ácido nucleico por helicasas. El genoma humano codifica 95 tipos de helicasa: 64 para desenrollar moléculas de ARN y 31 para desenrollar ADN.
Enfermedades asociadas a la helicasa: una mutación en un gen de helicasa puede ocasionar retraso mental-alfa-talasemia ligado al cromosoma X (síndrome ATR-X). Una mutación (en la helicasa XPD) también se ha implicado en la xeroderma pigmentosa (XP), un trastorno caracterizado por la sensibilidad a la luz ultravioleta y que produce un aumento de 1000 veces en el desarrollo de cáncer de piel.
Un par de proteínas que potencian todos los movimientos musculares
El plan molecular subyacente que les da a los músculos su capacidad de contraerse involucra dos tipos principales de filamentos de proteínas, la miosina y la actina. La contracción muscular se logra mediante el deslizamiento de estos dos filamentos uno contra el otro, impulsado por el poder del ATP en respuesta a los impulsos nerviosos. Una tercera proteína bloquea la interacción íntima entre la mysosina y la actina hasta que se recibe un impulso nervioso. Ver video 2.
Una proteína que transporta oxígeno a cada célula
Otra proteína muy común es la hemoglobina (Hb), que es común a todos los mamíferos y da color a los glóbulos rojos. Cada Hb se une al oxígeno en cuatro sitios activos. Estos sitios se unen al oxígeno en los pulmones, lo que permite que la Hb transporte oxígeno a las células.
La Hb está diseñada para que se una más fuertemente al oxígeno cuando hay mucho oxígeno alrededor, como en los pulmones. Donde hay menos oxígeno, como cuando los glóbulos rojos han viajado a partes distantes del cuerpo, deja ir el oxígeno para que pueda viajar a las células que lo necesitan, permitiendo que las células continúen el metabolismo, convirtiendo la glucosa en más forma utilizable de energía química, ATP. Este cambio en la unión o afinidad de Hb funciona así:
Para obtener más información sobre las cosas físicas que hacen las moléculas cuando los medicamentos afectan las células, vea la respuesta de Mark Cross a ¿Cuáles son algunos ejemplos de medicamentos que se dirigen a las proteínas de membrana?
Referencia para obtener más información sobre el movimiento contráctil de mysosina / actina: miosinas se mueven a lo largo de los filamentos de actina
