La sorprendente habilidad de los tardígrados para sobrevivir a condiciones ambientales extremas ha atraído una enorme atención en biología y biotecnología. Comprender los mecanismos de su excepcional resistencia podría ser útil en muchas aplicaciones que van desde la estabilización de fármacos a la modificación para producir plantas tolerantes a estrés ambiental (ver: https://www.uwyo.edu/molecbio/faculty-and-staff/thomas-boothby.html). El descubrimiento de que una proteína única de tardígrados llamada Dsup (damage suppressor) protege al DNA del daño producido por la radiación o los radicales, suscitó expectativas por su potencial aplicación en biotecnología y medicina. Aunque se sabe que Dsup protege al DNA del daño inducido por rayos X en células humanas en el laboratorio y que también se une a nucleosomas, protegiendo al DNA cromosómico de ruptura mediada por radicales in vitro, no existía ninguna explicación molecular sobre ese papel protector. Desde una perspectiva estructural, la interacción Dsup-DNA plantea un reto considerable ya que la proteína no tiene estructura y su secuencia no tiene ningún homólogo.
Nuestro estudio, que podríamos denominar “un experimento computacional en estructura de proteínas”, es la primera descripción a nivel atómico de la interacción Dsup-DNA y aporta claves para entender cómo protege esta singular proteína al DNA. Nuestros resultados basados en modelado computacional, simulaciones de dinámica molecular y cálculos de potenciales electrostáticos y campos eléctricos, sugieren que Dsup es una proteína totalmente desordenada de principio a fin. La abundancia de aminoácidos cargados positivamente guía su movimiento hacia los fosfatos cargados negativamente del DNA y su extrema flexibilidad permite que Dsup modifique su estructura para ajustarse con precisión a la forma del DNA. Nuestro estudio revela también que los efectos asociados al campo eléctrico entre Dsup y el DNA proporcionan una especie de apantallamiento eléctrico alrededor del DNA que podría desempeñar un papel crucial en su protección frente a la radiación.
Menos de dos semanas tras la publicación de nuestro artículo, fue comentado por NewScientist, mencionando explícitamente al CBGP (https://www.newscientist.com/article/2252583-secret-to-tardigrades-toughness-revealed-by-supercomputer-simulation/). Tres semanas tras la publicación, el artículo alcanzaba un Altmetric 151, estaba en el percentil 98th y tenía más de 3.100 accesos.
Publicación Original:
Mínguez-Toral, M., Cuevas-Zuviría, B., Garrido-Arandia, M., Pacios, L.F. 2020. A computational structural study on the DNA-protecting role of the tardigrade-unique Dsup protein. Scientific Reports 10, 13424. DOI: 10.1038/s41598-020-70431-1
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