Moltes proteïnes tenen la capacitat de reorganitzar-se espontàniament dins de les cèl·lules per formar condensats moleculars (estructures intracel·lulars sense membrana compostes per una o múltiples proteïnes) mitjançant un procés conegut com a separació per fases líquid-líquid (LLPS per les sigles en anglès). Aquest procés biològic és clau, ja que permet a les proteïnes organitzar-se, interactuar i funcionar de manera eficient i regulada en l'entorn cel·lular. Quan aquest mecanisme falla, poden aparèixer malalties neurodegeneratives, càncers o trastorns del desenvolupament.
Un equip d'investigació de l'Institut de Biotecnologia i de Biomedicina (IBB) de la UAB ha creat ara el conjunt de dades més exhaustiu i fiable de proteïnes que participen en l'LLPS. La seva proposta ofereix un protocol que permet superar les limitacions dels algoritmes que s'han desenvolupat fins ara per obtenir models predictius, en què han identificat carències que impedeixen d'analitzar les dades de manera conjunta i necessita.
Separació per fases líquido-líquido (LLPS)
Quan aquest mecanisme falla, poden aparèixer malalties neurodegeneratives, càncers o trastorns del desenvolupament
L'estudi, publicat a la revista Genome Biology, ha estat liderat per Salvador Ventura, catedràtic del Departament de Bioquímica i de Biologia Molecular de la UAB i director de l'Institut d'Investigació i Innovació Parc Taulí (I3PT-CERCA); Michał Burdukiewicz, investigador María Zambrano de l'IBB i director del grup de bioinformàtica de la Universitat Mèdica de Białystok (Polònia), i Carlos Pintado Grima, investigador de l'IBB i primer autor de la feina.
L'equip d'investigació ha classificat amb precisió els dos grans tipus de proteïnes implicades en l'LLPS: les que poden formar els condensats per si mateixes (drivers) i les que només formen part d'ells (clients). A més, han desenvolupat el primer conjunt estàndard de proteïnes que no participen en aquest procés, que comprèn tant proteïnes amb estructures definides com proteïnes desordenades, “un element clau per entrenar sistemes d'intel·ligència artificial de manera justa i eficaç”, afirma Salvador Ventura, que coordina també el grup d'investigació Plegament de Proteïnes i Malalties Conformacionales en l'IBB.
Membres del grup d'investigació Plegament de Proteïnes i Malalties Conformacionales de l'IBB-UAB, que dirigeix Salvador Ventura
Per validar la seva feina, els científics han investigat trets fisicoquímics específics implicats en l'LLPS en diferents subconjunts de seqüències proteiques i han identificat diferències significatives entre elles. A més, han avaluat la predicció de l'LLPS a setze eines bioinformàtiques existents, la qual cosa suposa la comparació més exhaustiva realitzada fins al moment.
El conjunt de dades generats en l'estudi permet associar de manera precisa el paper d'una determinada proteïna en l'LLPS. En total, els investigadors han classificat 2.876 proteïnes diferents. “Les dades que hem generat han estat creades per garantir la fiabilitat i la interoperabilitat entre ells, a partir de criteris estandarditzats per a la seva selecció i categorització. Fins ara no teníem prou dades de confiança per fer prediccions meticuloses. Amb aquest nou recurs, obrim la porta a desenvolupar noves eines computacionals més precises”, conclou Salvador Ventura.