UABDivulga - Barcelona recerca i innovació

Fins i tot molt després que la hipòtesi d'"un gen, un enzim", proposada el 1941 per Beadle i Tatum, fos arraconada pel descobriment del fenomen de splicing gènic, el concepte d'"una proteïna, una funció" es va mantenir ferm com una veritat fonamental de la biologia molecular durant molts anys. No obstant això, el descobriment a finals de la dècada dels 80 de proteïnes que podien exercir dues funcions completament diferents, va suposar un punt de ruptura en la percepció clàssica de la biologia. Aquest tipus de proteïnes van ser denominades per Constance Jeffery el 1999 "proteïnes moonlighting", en referència a l'accepció del verb "to moonlight" (estar pluriempleat, o tenir més d'un treball). Aquest terme ha estat àmpliament acceptat, sobretot tenint en compte que en els últims 15 anys han aparegut nombrosos exemples d'aquestes proteïnes.

L'existència de proteïnes moonlighting dota de més variabilitat el potencial de codificació d'un genoma. Una altra font de variabilitat és la fusió de gens. En aquest procés, dos gens que estan normalment separats apareixen units en determinades espècies, produint per tant una única proteïna. Si la fusió és avantatjosa, el succés roman en el genoma de l'espècie. Freqüentment els gens que es fusionen compleixen funcions relacionades (enzims d'una mateixa via metabòlica, etc.).

El Grup de Biologia Molecular de Llevats de la UAB va publicar el 2009 un interessant exemple de proteïna moonlighting en el llevat Saccharomyces cerevisiae. La proteïna Hal3, que havia estat caracteritzada per aquest mateix grup com una proteïna reguladora d'un enzim (una fosfatasa exclusiva de fongs, important en l'homeòstasi de cations), va resultar formar part d'un complex enzimàtic, amb activitat descarboxilasa, necessari per a la síntesi d'una molècula essencial i universal: el Coenzim A. Les investigacions van continuar explorant el possible paper moonlighting de proteïnes similars a Hal3 en altres organismes. Això els va portar a identificar en un altre llevat molt diferent, el llevat de fissió Schizosaccharomyces pombe, un gen sorprenent: mentre en la primera meitat codificava una proteïna semblant a Hal3, la segona meitat clarament contenia l'enzim timidilat sintasa (TS). L'activitat TS és necessària per sintetitzar timina, una de les peces que constitueixen el DNA, i representa una important diana en la teràpia contra el càncer.

El grup de la UAB, dirigit pel Dr. Joaquín Ariño, ha encapçalat un equip internacional que ha aclarit el paper de la proteïna codificada per aquest gen de S. pombe (que l'equip va denominar Sp hal3). El resultat del treball, publicat recentment a la revista Molecular Microbiology, demostra que Sp hal3 és capaç de regular la fosfatasa de S. pombe, codifica l'activitat descarboxilasa que contribueix a sintetitzar Coenzim A i, finalment, exhibeix funció timidilat sintasa. Per tant, Sp hal3 és un gen que codifica una proteïna amb tres funcions totalment diferents, com a resultat d'una fusió gènica que va involucrar a una proteïna moonlighting. Quin pot ser l'avantatge resultant de coordinar aquestes tres activitats en una mateixa proteïna? Encara que seran necessaris estudis més profunds per arribar a demostrar-ho, els investigadors criden l'atenció sobre el fet que tant l'alteració de l'homeòstasi de cations, com la insuficient síntesi de Coenzima A, com anomalies en els nivells de nucleòtids (causades, per exemple, per bloqueig de l'activitat TS) tenen un resultat comú: inestabilitat genòmica i ruptura del DNA. Per això, la reunió d'aquestes tres funcions en una mateixa proteïna podria contribuir eficaçment al manteniment de la integritat genòmica.