Nanomecánica de Proteínas del Sistema Nervioso
El interés general de nuestro laboratorio de nueva creación es entender el funcionamiento interno de las proteínas. Concretamente estamos
estudiando las propiedades nanomecánicas de varias bio-nanomáquinas del sistema nervioso: el proteasoma (y sus proteínas sustrato
neurotóxicas), la maquinaria de adhesión celular, y la maquinaria de fusión de membranas.
1) Nanomecánica del proteasoma y sus proteínas sustrato neurotóxicas (huntingtina, β-amiloide, α-sinuleína y priones).
1.1. Testado de dos hipótesis: a) el posible funcionamiento mecánico de la “desplegasa” del proteasoma, b) la posibilidad de que las proteínas neurotóxicas
posean una estabilidad mecánica superior a la potencia de tracción del proteasoma, lo que las haría no procesables por esta estructura.
1.2. Estudio directo de la dinámica de la formación de oligómeros y agregados en tiempo real y con resolución nanoscópica.
2) Nanomecánica de la maquinaria de adhesión celular (cadherinas sinápticas y auditivas).
2.1. Testado de la hipótesis que propugna que los módulos de proteínas de adhesión podrían funcionar como amortiguadores mecánicos para proteger
las uniones entre células.
2.2. Desarrollo de un sistema inequívoco de medida directa de las interacciones intercelulares en pares individuales de moléculas.
2.3. Estudio directo de la dinámica de la formación de oligómeros de cadherina en tiempo real y con resolución nanoscópica.
3) Nanomecánica de la maquinaria de fusión de membranas (SNAREs).
El proceso de fusión de membranas es un proceso muy desfavorecido energéticamente (debido a la repulsión electrostática y la deshidratación). Estamos interesados en medir la fuerza de tracción que realiza este complejo así como su estabilidad mecánica. Estamos desarrollando una estrategia que permita medir interacciones intramoleculares mediante espectroscopía de fuerzas de forma inequívoca.
Metodología mas relevante:
La metodología básica que empleamos se encuadra dentro del nuevo campo que podríamos denominar “bioquímica monomolecular”. Su objetivo es el estudio de la función de las proteínas estudiándolas molécula a molécula. Este enfoque permite analizar, con resolución nanoscópica, la dinámica de las moléculas de proteína en tiempo real y en condiciones fisiológicas. La técnica concreta que nosotros utilizamos es la microscopía de fuerza atómica (AFM), en sus dos modalidades (espectroscopía de fuerza monomolecular e imagen). Esta técnica permite la nanomanipulación, el análisis de la nanomecánica, y la “visualización mecánica” de moléculas individuales de proteína. Esta técnica la complementamos con la ingeniería genética, la ingeniería de proteínas, el “reemplazamiento genético” y las simulaciones por ordenador.
Nuestro objetivo a largo plazo es el estudio de la nanomecánica de proteínas en el interior de células y organismos vivos. Para ello estamos también desarrollando un sensor molecular de fuerza que permita la medición de fuerzas mecánicas in vivo.
