La revista científica Nature recoge el hallazgo de Javier García Nafría, investigador de la Universidad de Zaragoza, sobre cómo las proteínas funcionan a nivel molecular, con el objetivo último de crear fármacos mejorados, sin efectos secundarios.
Son resultados obtenidos gracias a la utilización de la técnica crio-microscopia electrónica de alta resolución, cuyos avances durante los últimos seis años han dado lugar al premio Nobel de Química en 2017, que ha sido instalada recientemente en el BIFI (Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos) y en el Laboratorio de Microscopías Avanzadas (LMA) de la Universidad de Zaragoza.
Con este trabajo, el grupo que lidera García Nafría, investigador de excelencia Ramón y Cajal en el BIFI, da un paso decisivo para entender a nivel molecular cómo ciertos fármacos activan una ruta de señalización celular preferentemente a otra, con el objetivo final de poder crear fármacos mejorados, informa la Universidad de Zaragoza en una nota de prensa.
Este procedimiento permite obtener imágenes tridimensionales de proteínas con un alto valor terapéutico, antes prácticamente inalcanzables mediante los sistemas disponibles. Los resultados, recogidos en el artículo “Molecular basis of β-arrestin coupling to formoterol-bound β1-adrenoceptor”, se han obtenido a partir de un estudio sobre un fármaco para el asma, aplicando esta técnica desarrollada en parte en el MRC Laboratory of Molecular Biology de Cambridge, donde García Nafría ha trabajado durante ocho años.
El bioquímico es uno de los 14 investigadores Ramón y Cajal activos en este momento en la Universidad de Zaragoza, dentro de uno de los principales programas de excelencia de España para retener y atraer talento tanto nacional como internacional.
Dirige, desde que llegó a finales del 2019 al BIFI, la línea de investigación “Transducción de señales y terapias en proteínas de membrana” y junto a su grupo estudia cómo las proteínas de la superficie celular detectan estímulos y transmiten la información al interior celular, así como la modulación de estas proteínas por fármacos.
El grupo utiliza una técnica novedosa, la crio-microscopía electrónica de alta resolución, ausente hasta ahora en Aragón, en la que se usan microscopios de última generación y computación de alto rendimiento.
Su instauración en el BIFI ha sido clave ya que el instituto dispone de equipo biofísico de última generación, un clúster computacional y un ambiente multidisciplinar. Además, también se utilizan los recursos del Laboratorio de Microscopías Avanzadas (LMA) de Aragón.
Los receptores acoplados a proteínas G (GPCRs) están en la superficie de las células y median la comunicación intercelular en los principales órganos del cuerpo humano. Además, estos receptores son las dianas terapeúticas más exitosas, ya que el 35 % de los fármacos usados en la clínica tienen como diana uno de estos receptores.
Como ejemplos se encuentran los fármacos para tratar el Parkinson, la esquizofrenia, el VIH, los ataques cardíacos, la alergia o el asma. Los fármacos que se unen a GPCRs forman el 27 % del mercado de fármacos, y entre 2011 y 2015 supusieron unas ventas de 890.000 millones de dólares.
Los GPCRs activan señales intracelulares basadas en dos rutas: proteínas G o arrestina. Los fármacos usados en la actualidad activan las dos rutas con diferentes grados, es decir, mientras que unos fármacos activan más la ruta de las proteínas G, otros activan más la ruta de la arrestina. Este fenómeno se denomina agonismo sesgado.
El problema es que normalmente solo una de las rutas proporciona los efectos beneficiosos del fármaco y la otra proporciona efectos secundarios no deseados. Un ejemplo serían los opiáceos, utilizados como analgésicos (ruta 1) pero que también provocan adicción (ruta 2). Entender como los fármacos activan una u otra ruta a través del mismo receptor podría ayudar a desarrollar mejores fármacos para un gran número de enfermedades.
