Las prote\u00ednas son cadenas formadas por amino\u00e1cidos que ejercen las principales funciones celulares, desde acelerar reacciones qu\u00edmicas a sintetizar todas las componentes de las c\u00e9lulas y regular el ciclo de las c\u00e9lulas y su diferenciaci\u00f3n.<\/p>\n
Muchas prote\u00ednas necesitan adoptar una estructura tridimensional concreta para funcionar correctamente, y esta estructura nativa, y la din\u00e1mica que se le asocia, son una diana de la selecci\u00f3n natural, que deja rastros complejos en las secuencias de las prote\u00ednas. La huella m\u00e1s sencilla reside en la frecuencia con la cual observamos determinados amino\u00e1cidos en una posici\u00f3n determinada (amino\u00e1cidos que desarrollan funciones catal\u00edticas, pero tambi\u00e9n amino\u00e1cidos hidrof\u00f3bicos en posiciones enterradas y polares en posiciones expuestas al agua), pero hay huellas m\u00e1s complejas que se revelan en combinaciones de amino\u00e1cidos que aparecen juntos con frecuencia diferente de la esperada en determinados pares de posiciones.<\/p>\n
Estas correlaciones evolutivas son muy \u00fatiles para estudiar la estructura de las prote\u00ednas. De hecho, este tipo de informaci\u00f3n ha sido fundamental para desarrollar herramientas de predicci\u00f3n estructural como AlphaFold. Sin embargo, todav\u00eda hay debate sobre los procesos evolutivos que generan estas correlaciones.<\/p>\n
Un nuevo trabajo propone un modelo matem\u00e1tico en el cual la selecci\u00f3n natural act\u00faa sobre la estabilidad de las prote\u00ednas, es decir, sobre su capacidad para adoptar y mantener su estructura correcta, y predice frecuencias de combinaciones de amino\u00e1cidos muy similares a las observadas en prote\u00ednas naturales.<\/p>\n
El modelo desarrollado por los investigadores tiene en cuenta dos problemas diferentes. Por un lado, una prote\u00edna debe ser suficientemente estable para no desplegarse. Por otro, debe evitar adoptar estructuras alternativas incorrectas que tambi\u00e9n podr\u00edan resultar estables.<\/p>\n
Este segundo proceso se conoce como dise\u00f1o negativo frente al mal plegamiento. En la pr\u00e1ctica, significa que algunas combinaciones de amino\u00e1cidos son favorecidas en determinadas posiciones precisamente porque dificultan que una prote\u00edna adopte una estructura incorrecta.<\/p>\n
El estudio muestra que este mecanismo puede dejar una huella detectable en las secuencias de las prote\u00ednas. As\u00ed, cuando dos posiciones est\u00e1n pr\u00f3ximas en la estructura tridimensional y forman un contacto, tienden a aparecer combinaciones de amino\u00e1cidos que contribuyen a estabilizar esa estructura, y cuya frecuencia est\u00e1 determinada por su energ\u00eda libre de interacci\u00f3n seg\u00fan una distribuci\u00f3n de Boltzmann. En cambio, en determinadas posiciones que est\u00e1n pr\u00f3ximas en la cadena pero que no deber\u00edan entrar en contacto en la estructura final, se favorecen combinaciones que dificultan interacciones no deseadas.<\/p>\n
Para comprobar sus predicciones, los investigadores analizaron 37.108 cadenas de prote\u00ednas no redundantes del Protein Data Bank, la mayor base de datos de estructuras de prote\u00ednas. Compararon las correlaciones entre parejas de posiciones teniendo en cuenta si estaban en contacto, su distancia dentro de la cadena y si se encontraban en el interior o en la superficie de la prote\u00edna.<\/p>\n
Los resultados muestran que el modelo reproduce buena parte de las correlaciones observadas. En general, las predicciones son especialmente consistentes para posiciones que forman contactos en la estructura tridimensional.<\/p>\n
El an\u00e1lisis tambi\u00e9n revela que las correlaciones m\u00e1s intensas no siempre corresponden a posiciones del interior de la prote\u00edna. Las parejas de posiciones situadas en la superficie y que est\u00e1n en contacto presentan una informaci\u00f3n evolutiva particularmente elevada. Seg\u00fan los autores, esto apunta a que, adem\u00e1s de la estabilidad, podr\u00edan intervenir otros factores relacionados con la funci\u00f3n de las prote\u00ednas o con sus interacciones con otras mol\u00e9culas.<\/p>\n
El trabajo tambi\u00e9n identifica correlaciones entre amino\u00e1cidos que no parecen depender directamente de la estructura de la prote\u00edna, ya que se detectan para todos los pares de posiciones. Estas pueden reflejar cambios generales en las presiones selectivas o en las tasas de mutaci\u00f3n que afectan a diferentes organismos.<\/p>\n
Por ejemplo, los amino\u00e1cidos iguales tienden a presentar fuertes correlaciones globales. El caso m\u00e1s destacado es la ciste\u00edna, relacionada con la formaci\u00f3n de puentes disulfuro, enlaces que pueden contribuir a estabilizar determinadas prote\u00ednas. Tambi\u00e9n aparecen agrupaciones de amino\u00e1cidos relacionadas con su coste metab\u00f3lico, su carga el\u00e9ctrica, la polaridad de su cadena lateral o con las caracter\u00edsticas del c\u00f3digo gen\u00e9tico.<\/p>\n
En conjunto, los resultados muestran que las correlaciones entre posiciones de una prote\u00edna pueden surgir de una combinaci\u00f3n de factores: las necesidades de estabilidad de su estructura, la necesidad de evitar el mal plegamiento y otras presiones evolutivas que act\u00faan sobre la prote\u00edna en su conjunto.<\/p>\n
El estudio proporciona as\u00ed un marco te\u00f3rico para comprender mejor por qu\u00e9 las secuencias de prote\u00ednas contienen tanta informaci\u00f3n sobre su estructura y c\u00f3mo la evoluci\u00f3n utiliza diferentes estrategias para mantenerlas funcionales.<\/p>\n
Saebi F, Minning J, Bastolla U. Selection for Folding Stability Predicts Observed Covariation Between Protein Positions in the PDB. J Mol Evol. 2026 Sep 23. doi: 10.1007\/s00239-026-10348-x. Epub ahead of print. PMID: 42776216.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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