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Científicos
uruguayos trabajan en un tema
El
actual Decano de la Facultad de Ciencias recientemente renovado en
su cargo, el Dr. Ricardo Ehrlich, es un científico con
formación en bioquímica. Comenzó sus estudios en la Facultad de
Medicina de la Universidad de la República, trabajó como
investigador en el Instituto de Investigaciones Clemente Estable y
luego en el año 1974 viajó a Francia continuando sus estudios en
la Universidad Louis Pasteur de Estrasburgo donde obtuvo su Maestría
en Bioquímica y Biología Molecular y luego su Doctorado en
Ciencias. De allí pasó a trabajar en el
CNSR (Centre
Nationale de la Recherche Scientifique). En
1980 fundó, junto a otros cuatro investigadores, un grupo de
trabajo denominado “Estructura y dinámica del genoma”, nombre
muy premonitorio ya que en esos años recién se estaba
concibiendo el Proyecto Genoma. El tema de la vaca loca, que
apareció a mediados de los 80, sorprendió al grupo de Ehrlich en
medio de un estudio del plegamiento de proteínas en la célula.
Los temas estaban vinculados ya que la enfermedad de la vaca loca
ocurre cuando ciertas proteínas no se pliegan correctamente y
forman los llamados priones. El plegamiento erróneo hace que las
proteínas se aglutinen impidiendo el correcto funcionamiento de
las mismas y de las células dónde se aglutinan. El
grupo de Ehrlich planteó una hipótesis para explicar la formación
de plegamientos anómalos, hipótesis que actualmente se maneja a
nivel internacional en la comunidad científica, pero que aún no
ha sido probada. Durante
una presentación de su trabajo a los periodistas y estudiantes de
Ciencias de la Comunicación que asistieron al curso-taller de
periodismo científico organizado por la Universidad de la República
en diciembre de 2001, Ehrlich relató brevemente la historia del
desarrollo de los conocimientos en el tema. PROTEÍNAS.
Durante todo el siglo pasado, es
decir durante el siglo 20, la comunidad científica hizo un gran
esfuerzo para aislar y caracterizar todos los constituyentes de la
materia viva, y de estudiar su funcionamiento. Muy particularmente
protagonizaron una gran cantidad de actividades las llamadas
macromoléculas biológicas, moléculas muy complejas y de gran
tamaño que cumplen funciones diversas dentro de los organismos
vivos. En la primera mitad del siglo fueron rápidamente
identificadas las moléculas responsables del almacenamiento de la
información, los ácidos nucleicos, el ADN en particular. Al
mismo tiempo se describieron otros tipos de macromoléculas, entre
las cuales se encuentran las proteínas. “La historia de las
proteínas en el siglo pasado es realmente muy interesante” dijo
Ehrlich “es apasionante por cómo se van produciendo una serie
de avances conceptuales, rupturas conceptuales, y también
rupturas metodológicas que permitieron descubrir y explorar
territorios nuevos.” A principios de mil novecientos, se
describió por primera vez la estructura química de una
proteína, cómo está constituida, cómo están enlazados entre
sí las diferentes unidades que la constituyen, pero no se veía
claramente qué interés podía tener este conocimiento. Un
científico chino observando la coagulación de la clara del huevo
cuando esta se calienta se planteó preguntas acerca de los
mecanismo que provocan este fenómeno. Las proteínas son
macromoléculas, o polímeros, que están formados por una
sucesión de unidades llamadas aminoácidos las que se unen como
las perlas en un collar con la diferencia que las perlas pueden
ser diferentes, con diferentes propiedades, algunas se pueden
atraer entre sí, otras repeler, y que serían cientos de perlas.
El científico chino planteó que era muy posible que esas
macromoléculas estuvieran plegadas de alguna manera determinada
en el espacio y que al calentarlas (o cuando se les agrega sal, o
cuando se acidifica) se rompieran vínculos entre los distintos
constituyentes de la cadena que las mantenían plegadas y que por
ello el “collar” comenzaría a desplegarse. Lo que ocurre al
desplegarse, se explicaba, es que se ponen en contacto algunos de
los constituyentes de estas moléculas que anteriormente estaban
ocultos o inaccesibles debido al plegado, algunas “perlas” se
enfrentan produciéndose nuevas interacciones, algunos
constituyentes se empiezan a pegar entre sí, y al final forman un
agregado y precipitan, coagulan como la clara de huevo cuando se
la está cocinando. Es posible, se decía además, que las
proteínas tengan lo que se llama un estado nativo, es decir una
estructura tridimensional natural, como si el “collar de perlas”
quedara arrollado de una sola manera siempre que se lo pusiera en
una caja pequeña. A
partir de esta simple observación se disparan una gran cantidad
de estudios sobre la estructura de proteínas. “El momento más
notable” opinó Ehrlich “fue tal vez aquel en que se las
empieza a estudiar con una herramienta que se pensaba que era
aplicable únicamente a moléculas pequeñas, la cristalografía
de rayos X”. Esta técnica se puso a punto para pequeñas
moléculas, es una técnica que se puede asimilar a un microscopio
si se compara la acción de los lentes, que son las herramientas
que permiten ver la imagen, con cálculos matemáticos que son las
herramientas que usa la cristalografía para hacer “visible”
la imagen obtenida por difracción de rayos X. Cuando John Desmond
Bernal, un científico inglés, postuló que era posible aplicar
esta técnica a macromoléculas biológicas la mayoría de los
científicos pensó que era una locura, el tamaño y la
complejidad de las macromoléculas harían la tarea imposible.
Pero a mediados del siglo se logró resolver las primeras
estructuras de proteínas. Fue sin duda un avance notable ocurrido
por una ruptura metodológica. A partir de ahí empieza a
estudiarse cómo estas cadenas, estos “collares de perlas”, se
pueden plegar en el espacio. DOGMA
“A principios de los años 60 se hizo una experiencia
increíble” dijo Ehrlich “con una proteína en un tubo de
ensayo”. En lenguaje técnico lo que se hizo fue
desnaturalizarla por calentamiento, desplegarla, lo que cambiaba
sus propiedades, y luego enfriando lentamente, volviendo a las
condiciones iniciales, se vio que la proteína recuperaba la
función que tenía al principio. Esta experiencia además de
hacerle merecedor del Premio Nobel a su autor, Christian Anfinsen,
permitió idear el siguiente concepto: Toda la información
necesaria para que una proteína adquiera su estructura
tridimensional está en la sucesión de aminoácidos, en las
propiedades, las características de cada uno de los elementos de
ese collar de perlas. “Eso
se transformó en un dogma hasta hace poco tiempo” explicó
Ehrlich “a pesar que la naturaleza es porfiada y no hay ningún
dogma en las ciencias naturales que resista por mucho tiempo –
aunque” agregó “algunos resisten décadas y algunos han
resistido algunos siglos y generalmente hacen bastante daño.”
El dogma recién se conmovió con el primer brote de la
encefalitis espongiforme bovina (la enfermedad de la vaca loca) a
mediados de los años 80, porque el agente que produce la
enfermedad de la vaca loca, el prión, no es un microorganismo,
una bacteria o un virus, es un constituyente normal de la célula,
es una proteína cuya anomalía está en la estructura
tridimensional. La única diferencia entre lo que sería el agente
de la enfermedad y la proteína normal es la estructura
tridimensional. Esto mostraba que aunque la proteína se forme con
la misma información genética y su estructura química sea la
misma, es posible que se pliegue de formas diferentes, que la
información acerca de cómo plegarse no está únicamente en la
serie de aminoácidos que forman la proteína. Inmediatamente
se empieza a revisar una cantidad de información, y aparece el
mismo tipo de problema en una gran cantidad de enfermedades
conocidas desde hacía mucho tiempo pero que no tienen el
componente infeccioso que tienen las enfermedades a priones (como
la de la vaca loca). En todas ellas hay proteínas anormales que,
como la clara de huevo cuando la calientan, forman coágulos
dentro de las células o fuera de ellas lo que causa una gran
cantidad de patologías. Se encuentra este fenómeno en la
enfermedad de Alzheimer, la de Parkinson, en la esclerosis lateral
amiotrófica,, en una gran cantidad de enfermedades que los médicos
llamaban enfermedades amiloidóticas por el tipo de precipitado
que se forma en los tejidos, y que ahora se están llamando
enfermedades conformacionales, haciendo alusión a la estructura
tridimensional, a la conformación de una proteína. Este
descubrimiento hacía urgente la revisión de los conocimientos
sobre la estructura de las proteínas y averiguar a qué se debe
un plegamiento anómalo. HIPOTESIS.
“La idea
que teníamos” dijo Ehrlich, “la hipótesis que planteamos era
que la velocidad con que se iba produciendo esta proteína podía
ser importante, podía servir de puntuación para las etapas del
plegamiento, y esa velocidad pensamos que depende de la velocidad
con que los aminoácidos se van trayendo al lugar de producción”.
En el código genético, el que codifica qué “ladrillos” se
tienen que ir poniendo cuando se constituye una proteína, hay
repeticiones de la información, codifican para el mismo tipo de
“ladrillos” pero cambian la velocidad con que se traen dichos
“ladrillos”. El
Dr. Ehrlich explica la hipótesis planteada asemejando el código
genético con una partitura. “La partitura puede ser tocada a
velocidades distintas entonces pueden tocar la marsellesa con
ritmo de tango - que hay una preciosa versión - y no reconocen la
melodía de la marsellesa. Entonces la idea nuestra era hacer
mutaciones que llamábamos silenciosas cambiando ese ritmo y nos
pasó lo que a la marsellesa en tiempo de tango” El
grupo de Ehrlich trató de cambiar la velocidad de formación de
la proteína sin cambiar el mensaje y ver si se alteraba el
plegamiento de la proteína. Lograron que de la información
necesaria para elaborar proteínas perfectamente solubles salieran
proteínas insolubles. “En eso estamos” dijo Ehrlich “Nuestro
trabajo pretende comprender qué reglas controlan que una
proteína se pliegue y adquiera su estructura tridimensional en
forma correcta en una célula”. Esta es una investigación básica en búsqueda de conocimiento sobre la elaboración de proteínas en los seres vivos a partir del código genético. Gran parte de la investigación básica es posteriormente aplicada. En este caso en particular las aplicaciones están esperando el conocimiento ya que urgen soluciones en el área de la salud y la alimentación. LA ONDA® DIGITAL |
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