Especialistas del CONICET y la Universidad de Buenos Aires, junto a colegas de Estados Unidos, identificaron una nueva dimensión en el funcionamiento de las proteínas que denominaron “energía oscura”. El descubrimiento aporta una explicación innovadora sobre cómo evolucionan estas moléculas fundamentales para la vida y podría abrir la puerta al diseño de tratamientos personalizados y desarrollos en nanobiotecnología.
El trabajo fue publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), la revista oficial de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos.
Qué es la “energía oscura” de las proteínas
Las proteínas son esenciales para la vida: aceleran reacciones químicas, regulan la información genética, permiten la comunicación celular y sostienen la estructura de los tejidos. Su alteración puede desencadenar enfermedades neurodegenerativas, cáncer y múltiples trastornos.
Hasta ahora se sabía que las proteínas deben “plegarse” —es decir, adoptar una estructura tridimensional específica— para funcionar correctamente. Ese proceso depende de la llamada energía de plegado, que determina su estabilidad estructural.
Lo que no se conocía es que existe otra energía, diferente, que influye específicamente en la función biológica y en la evolución de las proteínas.
“Así como en cosmología la energía oscura representa una componente misteriosa que afecta la expansión del universo, en el universo de las proteínas identificamos una energía que sería clave para que puedan cumplir sus funciones”, explicó Diego Ferreiro, investigador del CONICET y uno de los líderes del estudio en el Instituto de Química Biológica (IQUIBICEN).
Según los científicos, esta “energía oscura” molecular es la diferencia entre la energía de plegado (estabilidad) y la energía evolutiva (presión de selección que mantiene la función). Esa diferencia revela qué partes de la proteína son cruciales para su actividad biológica.
Una ecuación para medir lo invisible
El equipo desarrolló además una herramienta computacional llamada VAADER que permite localizar y cuantificar esta energía en las proteínas.
“La energía oscura molecular revela las huellas energéticas de la selección natural actuando en las funciones biológicas, más allá de simplemente construir estructuras estables”, explicó Ezequiel A. Galpern, primer autor del trabajo e investigador posdoctoral del CONICET.
Los investigadores comprobaron que cerca del 25% de los sitios de una proteína contienen esta “huella evolutiva” asociada a la función. Es decir, regiones que no pueden cambiar fácilmente porque cumplen un rol clave.
El marco teórico propuesto permite medir el impacto de mutaciones separando su efecto sobre la estabilidad del efecto sobre la función. “Es como tener un termómetro evolutivo que mide cuánta presión selectiva ejerce una función particular sobre una proteína”, detalló Ferreiro.
Potenciales aplicaciones en salud y biotecnología
El hallazgo no es solo conceptual. Podría tener aplicaciones concretas en el diseño racional de proteínas terapéuticas y en ingeniería biomolecular.
Actualmente es posible diseñar secuencias de aminoácidos que se plieguen en estructuras determinadas. Sin embargo, plegarse no garantiza funcionar correctamente. Comprender esta “energía oscura” permitiría diseñar proteínas que no solo sean estables, sino que cumplan funciones específicas.
Entre las posibles aplicaciones se destacan:
- Diseño de moléculas terapéuticas “hechas a medida”.
- Identificación de regiones críticas en proteínas asociadas a enfermedades.
- Desarrollo de herramientas nanobiotecnológicas.
- Ingeniería de proteínas con funciones específicas.
El trabajo fue coliderado por Peter G. Wolynes, de la Universidad Rice (Estados Unidos), y contó con la participación de Ignacio E. Sánchez, investigador del CONICET, y Carlos Bueno, del Centro de Física Biológica Teórica de Rice.
Con este avance, científicos argentinos aportan una nueva perspectiva para comprender cómo la evolución moldea las proteínas, abriendo una vía prometedora para la medicina de precisión y la biotecnología del futuro.
