La microscopía crioelectrónica revela la estructura tridimensional de proteínas clave en la reparación de membranas
Publicado originalmente por Universitätsmedizin Göttingen, el 28 de mayo de 2025
editado por Gaby Clark, revisado por Robert Egan
Investigadores del Clúster de Excelencia en Bioimagen a Escala Múltiple de Gotinga (MBExC) han descubierto la estructura tridimensional de las proteínas de membrana mioferlina y disferlina mediante criomicroscopía electrónica de alta resolución.
Los hallazgos permiten nuevos enfoques para el desarrollo de fármacos dirigidos al tratamiento de enfermedades como la atrofia muscular, los trastornos auditivos y ciertos tipos de cáncer. Los resultados se han publicado en The EMBO Journal.
La membrana celular es una capa protectora flexible que rodea nuestras células, las separa del entorno y regula el intercambio de sustancias con éste. Aún no se conoce en detalle cómo se protege de los daños ni qué mecanismos de reparación intervienen en su renovación.
Investigadores del Instituto de Neurociencia Auditiva del Centro Médico Universitario de Gotinga (UMG) y del Grupo de Excelencia «Bioimagen multiescala: De las máquinas moleculares a las redes de células excitables» (MBExC), en colaboración con el Instituto Max Planck de Ciencias Multidisciplinares, han logrado un importante avance en biología estructural: Por primera vez, han podido dilucidar la estructura tridimensional (3D) de alta resolución de las proteínas de membrana mioferlina y disferlina.
Estas proteínas pertenecen a la familia de las ferlinas y desempeñan un papel fundamental en la reparación de las membranas celulares, un proceso crucial para la función muscular, la salud cardiaca e incluso el desarrollo del cáncer.
Un anillo para unirlas a todas
El equipo de investigación pudo descifrar la estructura utilizando un microscopio crioelectrónico de última generación. Para ello, las proteínas de membrana se congelaron en una solución y se examinaron con un microscopio electrónico a 193 grados Celsius bajo cero.
Los investigadores tomaron miles de imágenes individuales de las moléculas al microscopio y utilizaron ordenadores de alto rendimiento para calcular una estructura tridimensional con una resolución casi atómica.
Gracias a las imágenes, pudieron demostrar cómo las ferlinas adoptan una estructura anular compacta en presencia de calcio y membranas lipídicas. Este cambio estructural no es un mero detalle: es la clave de cómo las ferlinas influyen en la remodelación de las membranas, por ejemplo, en el acercamiento de unas membranas a otras, el acoplamiento e incluso la fusión.
Tales procesos son esenciales para la reparación de envolturas celulares dañadas o para la liberación selectiva de vesículas de membrana, que aseguran el transporte de sustancias a través de la membrana.
«Por fin podemos ver cómo están estructuradas realmente las ferlinas: es como pasar de un boceto borroso a un retrato nítido», afirma el Prof. Dr. Tobias Moser, director del Instituto de Neurociencia Auditiva de la UMG y portavoz del MBExC.
Gran potencial para medidas terapéuticas específicas
Los hallazgos proporcionan un importante marco de referencia para el diagnóstico genético: muchas mutaciones puntuales relevantes para la enfermedad en el genoma cambian la estructura de la ferlina sólo ligeramente, pero con graves consecuencias.
Ahora podemos determinar con exactitud a qué afectan estas mutaciones y qué efectos específicos tienen», explica el Dr. Constantin Cretu, jefe del grupo de investigación “Dinámica y estructura de las ferlinas” del Instituto de Neurociencia Auditiva de la UMG y Junior Fellow del MBExC.
Este descubrimiento también tiene un gran potencial para el desarrollo de terapias modernas. Los nuevos conocimientos estructurales permiten diseñar miniferlinas funcionales. Estos módulos proteínicos compactos encajan en vectores virales que sirven de vehículos de transporte y allanan así el camino para nuevas terapias contra la atrofia muscular o los trastornos auditivos.
«Esto es biología molecular con conocimientos de ingeniería», añade la Dra. Julia Preobraschenski, jefa del grupo de trabajo Bioquímica de la Dinámica de Membranas del Instituto de Neurociencia Auditiva de la UMG y Junior Fellow del MBExC. «No sólo estudiamos las proteínas, sino también cómo podemos repararlas».
La importancia de los hallazgos va más allá de las enfermedades raras: La mioferlina se produce en mayores cantidades en varios tipos de tumores, donde ayuda a las células cancerosas a crecer y propagarse.
Por primera vez, la nueva estructura proporciona puntos de partida para el desarrollo de fármacos específicos, como pequeñas moléculas que inhiban funciones concretas de la ferlina.
Más información: Constantin Cretu et al, Structural insights into lipid membrane binding by human ferlins, The EMBO Journal (2025). DOI: 10.1038/s44318-025-00463-8
Información de la revista: EMBO Journal, Biological Reviews
Proporcionado por Universitätsmedizin Göttingen
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