La estructura de una prote¨ªna hist¨®rica

Despu¨¦s de muchos a?os de intentos se ha conseguido desvelar la estructura tridimensional de una de las m¨¢s famosas prote¨ªnas de la historia de la biolog¨ªa molecular. La prote¨ªna, denominada represor de la lactosa, controla la digesti¨®n de la lactosa en las bacterias, pero no es famosa por esto, sino por haberse convertido desde hace 50 a?os en el prototipo de interruptor del ADN, para comprender c¨®mo se activan y desactivan los genes.Seg¨²n los autores del descubrimiento, Ponzy Lu de la universidad de Pensilvania, y Mitchell Lewis, la prote¨ªna, que ha ocupado la portada de la revista Science, se parece a dos pinzas de barbacoa unidas por los mangos. Los extremos agarran fuertemente dos segmentos de ADN. Para abrir las pinzas se inserta una mol¨¦cula de azucar, que hace a la prote¨ªna liberar su presa -los genes de digesti¨®n de la lactosa- Lewis ha se?alado que conocer la estructura tridimensional de la prote¨ªna permite pensar en redise?arla para controlar de forma selectiva otros genes.

El entusiasmo por conocer las secuencias de ADN de los genes hace olvidar, recuerdan los cient¨ªficos, que se obtiene as¨ª un cuadro unidimensional de algo que en realidad funciona en tres dimensiones. Pero encontrar las estructuras tridimensionales de las prote¨ªnas -cuya producci¨®n gobiernan los genes y que a su vez controlan que los genes est¨¦n activos o no- es muchas veces una tarea herc¨²lea.

La saga del represor de la lactosa empez¨® en 1942, antes de que ni siquiera se conociera que el ADN era el material gen¨¦tico. Dos cient¨ªficos franceses, Fran?ois Jacob y Jacques Monod, estudiaban el metabolismo del az¨²car en las bacterias y notaron que ¨¦stas diger¨ªan los az¨²cares por orden, del m¨¢s simple (la glucosa) al m¨¢s complejo. Jacob y Monod dedujeron finalmente la existencia de una prote¨ªna que inactiva los genes de digesti¨®n de la lactosa cuando no son necesarios y los activa cuando la concentraci¨®n de lactosa fuera de la c¨¦lula se eleva. Su art¨ªculo sobre el tema se convirti¨® r¨¢pidamente en un cl¨¢sico y les vali¨® el premio Nobel en 1961.

La prote¨ªna fue b¨¢sica para el primer aislamiento de un gen, que hizo James Shapiro, y el gen que la produce fue el primer gen secuenciado.

Para ver la prote¨ªna, hay que cristalizarla y luego estudiar la disposici¨®n de sus ¨¢tomos por cristalograf¨ªa de rayos X. Pero el represor de la lactosa es tan grande que en 30 a?os result¨® imposible cristalizarla; incluso se intent¨® dos veces a bordo del transbordador espacial y los cristales resultaron demasiado peque?os. Finalmente, tras a?os y a?os de esfuerzos, Lu y sus colegas consiguieron el cristal con ¨¢tomos de n¨ªquel incorporados como referencia.

Los datos de la cristalograf¨ªa de rayos X resultaron tan dif¨ªciles de interpretar que Lewis tuvo que inventarse un nuevo m¨¦todo de computaci¨®n, que denomina algoritmo gen¨¦tico. Ahora, esperan saber c¨®mo las prote¨ªnas cambian de forma para reconocer y tomar contacto con los genes, activarlos o desactivarlos.