Fondef Fondo de Fomento al Desarrollo Científico y Tecnológico

Proteínas sensoras darán la alarma cuando aparezcan anormalidades en el organismo y contaminantes en el ambiente.

 

 

El sistema inmunológico tiene una falla. Pese a que mantiene un sofisticado y fluido diálogo con el organismo, omite cuestiones importantes para la medicina y entorno actual.

 

No advierte aumentos leves en las concentraciones naturales de ciertos compuestos o tóxicos potencialmente dañinos.

 

La idea es crear proteínas capaces de detectar y controlar perturbaciones sutiles en el cuerpo humano. Es decir, diseñar “proteínas espías” para que el sistema de defensa reciba las señales y se encargue de poner las cosas en orden.

 

Pero ampliar este repertorio de vigilancia y respuesta implicará insertar genes para que la producción de proteínas altamente específicas permanezca en el tiempo.

 

Aunque, por el momento, ello es ciencia ficción, la ciencia avanza hacia la “biología sintética”.

 

Por ahora, se fabrican a medida proteínas o bacterias acusadoras para realizar nuevos tests diagnósticos y monitorear agentes nocivos en el ambiente, ya sea mediante muestras de sangre o de suelo.

 

Científicos de la Universidad de Duke lograron diseñar proteínas que pueden detectar un amplio rango de químicos, desde explosivos como el TNT hasta aquellos involucrados con desórdenes mentales. El trabajo, encabezado por Homme Hellinga, fue recientemente publicado en la revista “Nature”.

 

Estas aplicaciones son fruto de la ingeniería de proteínas, hoy en pleno apogeo a través de simulaciones moleculares mediante el uso de computadores de muy alta potencia. También hay centros chilenos dedicados a esta área.

 

Tal como los militares entrenan a los delfines para que encuentren minas en el mar, los autores del artículo desean instruir a bacterias en la detección de TNT para desactivar aparatos aún no explotados en los océanos. O desarrollar plantas cuyas células podrían cambiar de color ante la presencia de contaminantes.

 

Por eso reciben apoyo financiero de la Oficina de Investigación Naval, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa y el Instituto Nacional de Salud de los EE.UU.

 

Tras la mejor llave

La base de todo se centra en el llamado “sitio activo” que tienen las proteínas en las puertas de nuestras células o las de cualquier ser vivo, incluyendo los unicelulares. Son el sitio de reconocimiento y de unión molecular, con el efecto de ingreso de quien golpea.

 

La cocaína, por ejemplo, estimula a sus víctimas porque en las células nerviosas hay un lugar específico que deja entrar la droga.

 

Y las formas estructurales de estos sitios están adaptadas para recibir a sus respectivos invitados, de tal manera que para cada uno de ellos hay una llave con la correspondiente cerradura. Así de simple.

 

Los investigadores se valieron del sitio activo por donde una proteína de la bacteria E. coli capta nutrientes. Sin importar cuál era la naturaleza de esta flexible cerradura, la fueron modificando hasta lograr que otras llaves pudieran calzar.

 

Y las nuevas llaves que probaron los científicos fueron TNT, un explosivo cancerígeno; lactato, un indicador de exigencia metabólica asociado a ciertos cánceres, y serotonina, un neurotransmisor cuyos elevados niveles provocan alteraciones mentales y quizás tumores gástricos.

 

Cambiando las cerraduras, consiguieron crear proteínas sensoras de estas tres moléculas. En laboratorio, dichos sensores resultaron altamente afines a sus objetivos: cada uno se ligaba con su respectiva molécula.

 

Lo demostraron. A cada uno de ellos se le incorporó una sonda fluorescente, que se encendía cada vez que el acoplamiento se realizaba.

 

Además, elaboraron proteínas capaces de distinguir las formas quirales de ciertas moléculas. Son iguales, pero espacialmente distintos -como la mano izquierda y la derecha-. Esto último tiene gran relevancia en la industria farmacéutica, ya que algunas drogas quirales son muy tóxicas.

 

La modificación de los sitios activos es una tarea titánica. Conviven allí una mezcla de aminoácidos, ladrillos que conforman las proteínas. Los investigadores realizan una interacción virtual -física y atómica- entre la proteína que se desea mutar y su blanco, por ejemplo, el TNT.

 

Se van cambiando los aminoácidos, con los miles de combinaciones posibles tendientes a encontrar la mejor cerradura para una llave específica. Y se selecciona finalmente la reacción que usa la más baja energía, o sea, la vía de menos esfuerzo que siempre emplea la naturaleza.

 

El paso siguiente es el experimental. Se agrega el gen que codifica esa proteína variada en una bacteria para asegurar que todo funciona. Homme Hellinga, consultado por “El Mercurio”, señaló que su próxima meta será sintetizar genes.

 

Si se hiciera en laboratorio, la búsqueda de una nueva cerradura tomaría unos 10 años, ya que habría que mutar aleatoriamente la estructrura de un sitio activo hasta llegar a lo planeado. Con la simulación computacional ese lapso se acorta a unos tres años.

 

Chile a la carga

“El ahorro de tiempo y de recursos es enorme”, destaca Danilo González, quien trabaja en ingeniería de proteínas en la Universidad de Santiago (USACH).

 

Su trabajo es posible por su conexión remota al centro de super cómputo del Instituto Nacional del Cáncer de EE.UU. “Disponemos de más de 150 CPU de Silicon Graphics, equivalente cada uno a cinco Pentium de 2GHZ”, agrega.

 

El científico chileno fabrica nuevas cerraduras para variadas llaves en el laboratorio de Bioquímica, de donde salieron el año pasado siete publicaciones internacionales. En lo que va de este año, ya llevan cinco. Los proyectos son financiados principalmente a través de Fondecyt.

 

Ahora inicia con Claudio Martínez, también de la USACH, un proyecto Fondef espectacular que beneficiará a la industria vitivinícola.

 

Modificarán los sitios activos de proteínas de la levadura para obtener menor grado alcohólico y, a la vez, dar mayor cuerpo al vino. Las cepas clonadas por simple división celular otorgarán estas nuevas propiedades, para lo cual se tramitará una patente.

 

Otra investigación interesante la realiza junto a Eugenio Spencer. Rastrean las interacciones de una proteína del virus de la diarrea infantil, justo la que da inicio a las fechorías del patógeno.

 

A este productivo doctor chileno y su grupo les ha ido muy bien. Pero su suerte se vio algo truncada con el atentado a las Torres Gemelas. Antes de la tragedia, recibían gran cantidad de drogas para probarlas en una proteína clave de la malaria. Ideaban inhibir la acción del parásito. Ahora, por cuestiones de bioseguridad, este aporte se acabó.

 

El Mercurio

19 de mayo de 2003

página 10