Evolutionary rate covariation across malaria parasite species enables inference of protein interactions

Imagina al parásito de la malaria, Plasmodium, como una biblioteca masiva y antigua que contiene miles de libros (genes). Aunque los científicos han tenido el catálogo de esta biblioteca durante más de 20 años, todavía están estancados en aproximadamente un tercio de los libros. No saben de qué tratan estas historias y, para muchos otros, solo tienen una idea vaga de la trama.

Para resolver este misterio, los investigadores en este artículo decidieron observar cómo estos "libros" cambian con el tiempo a medida que el parásito evoluciona en diferentes especies.

La pista del detective: La "danza evolutiva"
Piensa en las proteínas del parásito (los personajes de la historia) como bailarines. Si dos bailarines son pareja en una rutina compleja, tienen que moverse en perfecta sincronía. Si uno de los bailarines acelera el paso, el otro también debe acelerar; si uno se ralentiza, el otro también debe ralentizarse. No pueden permitirse cambiar su ritmo de forma independiente, o toda la actuación se desmoronará.

Los investigadores utilizaron un truco ingenioso llamado Covariación de la Tasa Evolutiva (ERC, por sus siglas en inglés). En lugar de observar a los bailarines en sí, observaron la historia de sus movimientos a través de 22 versiones diferentes del parásito. Se preguntaron: "¿Cambian estos dos proteínas su velocidad en los mismos momentos exactos de la historia?"

Si la respuesta es "sí", es una señal fuerte de que estas dos proteínas son pareja: es probable que trabajen juntas en el mismo equipo, la misma máquina o la misma vía.

Los resultados: Encontrando nuevos compañeros
El equipo probó esta idea y descubrió que:

• Parejas conocidas (proteínas que ya sabemos que trabajan juntas) aparecieron como parejas de baile perfectas con señales fuertes y sincronizadas.
• Nuevos descubrimientos: Al escanear toda la biblioteca en busca de proteínas que bailaran en sincronía con parejas conocidas, encontraron nuevos candidatos. Estas nuevas proteínas compartían "etapas de vida" similares (cuándo están activas) y ubicaciones físicas con sus parejas, lo que sugiere que forman parte del mismo equipo.

Un ejemplo del mundo real
Para demostrar que su método funciona, se centraron en una proteína específica y misteriosa (PF3D7_0811600) sobre la cual los científicos sabían muy poco.

• La pista: Esta proteína misteriosa mostró un "baile" perfecto (ERC alta) con dos proteínas famosas llamadas RhopH2 y RhopH3.
• La conexión: RhopH2 y RhopH3 se sabe que forman una puerta especial (un canal iónico) que ayuda al parásito a entrar en los glóbulos rojos.
• La conclusión: Debido a que la proteína misteriosa bailó en perfecta sincronía con las creadoras de la puerta, los investigadores infirieron que la proteína misteriosa es probablemente parte de ese mismo equipo de la puerta. Verificaciones posteriores mostraron que, de hecho, vive en el mismo lugar que las creadoras de la puerta, confirmando la suposición.

La conclusión
Este artículo no solo enumera hechos; proporciona un mapa de búsqueda. Los científicos ahora pueden tomar cualquier proteína sobre la que tengan curiosidad, introducirla en este "mapa de danza" e instantáneamente ver con qué otras proteínas se mueve en sincronía. Esto ayuda a priorizar qué proteínas desconocidas estudiar a continuación, convirtiendo un problema de buscar una aguja en un pajar en una caza dirigida de nuevas conexiones biológicas.