Los anticuerpos defienden nuestro cuerpo contra los intrusos. Estas moléculas consisten en proteínas con azúcares unidos. Sin embargo, el plan que dirige el procesamiento de estos azúcares en la proteína no se entendió bien hasta ahora. En un artículo publicado en la revista Comunicaciones de la naturalezalos científicos del Helmholtz Zentrum München utilizaron análisis informáticos para completar este plan y confirmaron sus hallazgos en el laboratorio.
Los autores estudiaron específicamente los anticuerpos IgG. Estos son los anticuerpos más comunes en sangre y actúan especialmente contra virus y bacterias. “Tienen una forma de Y característica y están compuestos principalmente por proteína”, explica Elisa Benedetti, estudiante de doctorado en el Instituto de Biología Computacional (ICB) del Helmholtz Zentrum München. “Sin embargo, durante su producción, la célula une diferentes azúcares a estas moléculas de proteína, y hasta ahora no se entendía bien cómo sucede esto”, continúa el primer autor del estudio.
La comprensión de este proceso es de gran interés para los investigadores, porque la identidad del azúcar que se adjunta (en un proceso llamado glicosilación) influye de forma espectacular en la función del anticuerpo. Mientras que una molécula de azúcar podría promover la inflamación al entrar en contacto con un antígeno, otra podría suprimir la respuesta inmune.
Uso de computadoras para resolver un problema bioquímico
«La dificultad de estudiar el modelo de glicosilación radica, entre otras cosas, en la compleja regulación de cómo funcionan las enzimas correspondientes», explica el último autor, el Dr. Jan Krumsiek, líder de grupo junior en el ICB y Junior Fellow en la Universidad Técnica de Munich. La estrategia de los bioinformáticos para resolver este difícil problema bioquímico fue abordarlo en el ámbito digital.
Con este fin, los científicos analizaron datos del ‘10001 Dalmatians Biobank’ de Croacia. Primero estudiaron muestras de sangre de casi 700 sujetos de prueba de entre 18 y 88 años con respecto a los azúcares unidos a sus anticuerpos IgG. Al investigar la correlación de los glicanos medidos entre sí, los autores encontraron que correspondían en gran medida a pasos previos conocidos en el proceso enzimático de glicosilación de IgG. De hecho, sobre la base de los datos, el algoritmo podría reconstituir el modelo ya conocido y desarrollarlo aún más.
«Pudimos predecir nuevos pasos de cómo los residuos de azúcar deben unirse a los anticuerpos», explica Krumsiek. «Usando tres cohortes adicionales que comprenden más de 2500 muestras, pudimos replicar los datos estadísticos». Posteriormente, los investigadores pudieron corroborar los pasos previstos utilizando métodos adicionales: en primer lugar, sobre la base de un estudio de asociación de todo el genoma con unas 1900 muestras de la plataforma de investigación KORA con sede en Augsburgo y, además, en una serie de tres experimentos en el laboratorio.
«Podríamos demostrar in vitro que al menos una de nuestras reacciones pronosticadas es factible enzimáticamente y demostramos en cultivo celular que enzimas particulares que se predice que trabajarán juntas en el modelo, en realidad se co-localizan en la célula, es decir, son espacialmente muy cerca uno del otro», dice Krumsiek. «Nuestro estudio muestra cómo la tecnología de la información y la química de banco clásica pueden apoyarse y mejorarse mutuamente».
