Cremallera de leucinas

Qué es la cremallera de leucinas

El nombre de este motivo es una metáfora mecánica. En 1988, Steven McKnight y sus colaboradores describieron una región de la proteína C/EBP (CCAAT/enhancer-binding protein) en la que residuos de leucina aparecían cada siete posiciones a lo largo de una hélice alfa. Cuando dos de estas hélices se colocan en paralelo, las cadenas laterales hidrófobas de las leucinas se interdigitan (se "enganchan") como los dientes metálicos de una cremallera. McKnight acuñó la expresión leucine zipper para describir esa imagen.

La denominación castellana, "cremallera de leucinas", es una traducción directa del inglés que se ha consolidado en la literatura científica hispanohablante. No genera ambigüedad, porque el significado de "cremallera" como cierre de engranaje es transparente.

Desde el punto de vista bioquímico, la cremallera de leucinas es un dominio de dimerización, no de unión al ADN. La unión al ADN corre a cargo de una región básica (rica en aminoácidos con carga positiva) contigua a la cremallera. Al conjunto de ambas regiones se le conoce como dominio bZIP (basic leucine zipper). Es una distinción que a menudo se pasa por alto: la cremallera mantiene unidas a las dos subunidades proteicas, y son las regiones básicas las que reconocen y se insertan en el surco mayor de la doble hélice de ADN.

Estructura molecular y periodicidad heptádica

Cada hélice alfa que participa en la cremallera presenta un patrón repetitivo de siete aminoácidos (heptada), designados con las letras a, b, c, d, e, f, g. Las posiciones a y d están ocupadas preferentemente por aminoácidos hidrófobos; la leucina ocupa de forma casi invariable la posición d. Esto genera una franja hidrófoba que recorre longitudinalmente la hélice. Cuando dos hélices se alinean, las franjas hidrófobas de una y otra quedan enfrentadas, creando una interfaz de contacto muy estable.

El resultado geométrico es una estructura denominada "coiled coil" (superhélice enrollada): las dos hélices alfa se enroscan entre sí con un ligero ángulo de torsión. El número de heptadas varía según la proteína, pero suelen repetirse entre cuatro y cinco veces, lo que abarca unos 30 a 40 aminoácidos por cadena.

Factores de transcripción con cremallera de leucinas

El motivo bZIP aparece en familias de factores de transcripción que regulan procesos tan diversos como la proliferación celular, la respuesta al estrés oxidativo y la diferenciación tisular. Algunos de los más conocidos son las oncoproteínas Jun, Fos y Myc, que forman parte del complejo activador AP-1, implicado en la regulación del ciclo celular. También la proteína GCN4 de levaduras, que fue una de las primeras en las que se resolvió cristalográficamente la estructura de la cremallera de leucinas.

Un aspecto notable es que la cremallera permite formar tanto homodímeros (dos subunidades idénticas) como heterodímeros (dos subunidades diferentes). Jun puede dimerizarse consigo misma o con Fos, y la combinación resultante reconoce secuencias de ADN distintas. Esta capacidad combinatoria multiplica las posibilidades reguladoras de un número limitado de proteínas y explica, en parte, la versatilidad del sistema.

Preguntas frecuentes

¿Quién descubrió la cremallera de leucinas?

Steven McKnight y su grupo, en 1988, al analizar la estructura de la proteína C/EBP. Publicaron la observación de que los residuos de leucina se repetían cada siete aminoácidos y propusieron el modelo de la "cremallera" como mecanismo de dimerización.

¿La cremallera de leucinas es la que se une al ADN?

No. La cremallera propiamente dicha es el dominio de dimerización: mantiene unidas a las dos subunidades proteicas. La unión al ADN la realiza una región básica adyacente, rica en argininas y lisinas, que contacta con el surco mayor de la doble hélice. Al conjunto de ambos dominios se le denomina bZIP.

¿Por qué se llama "cremallera"?

Porque las cadenas laterales de leucina de una hélice se intercalan con las de la otra, igual que los dientes de una cremallera metálica. Es una metáfora visual que McKnight empleó para hacer intuitivo un mecanismo molecular que, visto en un modelo tridimensional, recuerda efectivamente a ese cierre.

¿Solo contiene leucinas?

La leucina es el aminoácido predominante en la posición d de cada heptada, pero no es el único residuo hidrófobo que participa en la interfaz. Las posiciones a suelen estar ocupadas por valina, isoleucina u otros aminoácidos apolares. Lo que define al motivo es la periodicidad de las leucinas, no su exclusividad.

Referencias

1. Fundación Instituto Roche. Zipper de leucina. Glosario de genética.
2. RANM (vctrac). Cremallera de leucina. Vocabulario científico y técnico de la Real Academia Nacional de Medicina.
3. Biomodel (Universidad de Alcalá). Motivo cremallera de leucina. Modelos moleculares interactivos.
4. MedlinePlus Genetics. ¿Cómo los genes dirigen la producción de proteínas?. Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos.