Uno de los grandes desafíos de la ciencia biofísica moderna es comprender
cómo una cadena polipeptídica se autoensambla, a partir de la infinita variedad
de configuraciones de su estado desplegado, en una única estructura proteínica
biológicamente funcional. En otras palabras: cómo se pliega una proteína. Esto
tiene una especial trascendencia si se tiene en cuenta que las investigaciones
de la última década han mostrado su relevancia biológica y médica, mostrando
que muchas enfermedades humanas son causadas por la agregación de proteínas, y
que el plegamiento aberrante o incorrecto favorece la agregación.
El Dr. William A. Eaton, distinguido investigador y Jefe del Laboratorio de Física
Química del National Institute of
Diabetes and Digestive and Kidney Diseases, National Institutes of Health junto
con Víctor Muñoz, Profesor de Investigación en el Centro Nacional de
Biotecnología del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), han
publicado en la web del Instituto Roche, en su sección “La biotecnología en el
espejo”, dirigida por el Profesor Emilio Muñoz, un artículo que trata de poner
de manifiesto la trascendencia del plegamiento de proteínas.
Resolviendo la segunda
parte del código genético
Las proteínas son biomoléculas que se encargan de la inmensa mayoría de las
funciones y procesos biológicos vitales para el mantenimiento de la actividad
celular. Para llevar a cabo todas estas labores las proteínas funcionan como
nanomáquinas moleculares, explotando su capacidad única para autoensamblarse en
complejas estructuras tridimensionales específicas. Esta capacidad de cada
proteína de ensamblarse en una estructura tridimensional única y funcional es
lo que se conoce como plegamiento de proteínas.
Bajo el título “Impacto de las simulaciones atomísticas de dinámica
molecular en el estudio del plegamiento de proteínas: la perspectiva del
científico experimental”, William A. Eaton y Víctor Muñoz describen la
trascendencia de un proceso (el
plegamiento de proteínas) que viene dictado por la secuencia de aminoácidos que
forma su cadena polipeptídica, la cual a su vez viene determinada por la
información codificada en el gen correspondiente.
Como explica el Dr. Víctor Muñoz en la introducción de este artículo, “mientras
que el código genético se conoce desde los años sesenta, la comprensión de la
segunda parte de este código (por la cual la información lineal de la secuencia
de aminoácidos se transforma en una estructura tridimensional y ejerce una función
biológica) está todavía lejos de alcanzar ese nivel de conocimiento”. Recabar
esa información supone un gran reto, dado que “es esta segunda parte del código
genético la que nos permitiría leer en profundidad la información escrita en
los genomas, así como desarrollar una ingeniería biomolecular avanzada en la
que fuera posible diseñar a la carta secuencias de proteínas con funciones
biológicas nuevas o mejoradas”, destaca el investigador español.
Pero no solo eso. Se asegura que este conocimiento es de gran relevancia
biomédica, “dado que un gran número de enfermedades degenerativas de creciente
impacto socioeconómico en los países avanzados, como son entre otras el
Alzheimer, el Parkinson y la corea de Huntington, parecen ser causadas por
defectos en el plegamiento de proteínas que las lleva a formar estructuras
aberrantes de carácter tóxico para la célula”, asegura Víctor Muñoz.
Un
artículo imprescindible
Gracias a los desarrollos tecnológicos de la última década ha sido posible
por primera vez solapar las escalas temporales de experimentos y simulaciones,
lo cual ha permitido compararlos directamente y vislumbrar por fin el principio
de la solución a la segunda parte del código genético, tal y como se describe
en detalle en este artículo. En este caso, un breve relato histórico de cómo
las simulaciones de Dinámica Molecular (DM) atomística han influido en la
comprensión del plegamiento de proteínas, visto bajo la perspectiva de dos
investigadores que llevan trabajando en este campo más de 20 años.
Además, facilita el entendimiento sobre un campo de gran
impacto social y, por lo tanto, de trascendencia como es el de las enfermedades
neurodegenerativas. Además ofrece el dato actual de cómo las conexiones entre
teoría, computación y experimentos han permitido, junto a la dinámica
molecular, zanjar controversias importantes en este campo. Igualmente, ponen en
evidencia también el valor de las pequeñas proteínas o fragmentos de ellas en
la consecución de estos resultados.
Este trabajo trata de dar respuesta
a un importante déficit de información en el ámbito del conocimiento sobre las
proteínas. Clásicamente se arrastra un problema respecto a las proteínas en el terreno
de la divulgación y de la comprensión social de lo que representan (salvo en
términos nutricionales) y como se estructuran y funcionan. El campo del ADN y
los genes ha tenido más fortuna, hasta el punto de que ya forma parte de la
publicidad más llamativa y del léxico común.
Actualidad y rigor en divulgación
científica
La sección que incorpora la web del Instituto Roche
denominada “La biotecnología de la salud en el espejo” está coordinada por
el Dr. Emilio Muñoz, recientemente galardonado con el Premio
COSCE a la Difusión de la Ciencia 2014, donde se ha valorado especialmente su
trayectoria en el diseño y construcción del sistema científico español en los
últimos 30 años, al haber impulsado la difusión de la ciencia desde los
principales puestos de responsabilidad de la política científica española. Como señala el coordinador de la sección,
“este artículo tiene una gran trascendencia, y pone de relieve de modo más
claro lo que representa y ha representado el trabajo de Leviitt, Karplus y
Warshel, que mereció el galardón del Premio Nobel de Química 2013”.
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