Un hilo de Ariadna para el laberinto de la c¨¦lula

La c¨¦lula viva es una metr¨®polis endiablada, plagada de barrios privados, bibliotecas p¨²blicas, andamios port¨¢tiles, salas de m¨¢quinas y plantas de reciclado. Cada minuto, miles de prote¨ªnas distintas se orientan sin problemas en ese laberinto. Y ahora los cient¨ªficos podr¨¢n orientarse tambi¨¦n en ¨¦l, gracias a una t¨¦cnica ideada por dos espa?oles. Como casi todo en biolog¨ªa, el m¨¦todo se basa en poner el azar al servicio de la necesidad.

Fue G¨¹nter Blobel, ¨²ltimo premio Nobel de Medicina, quien en 1971 tuvo la idea clave sobre el sistema que las prote¨ªnas usan para orientarse dentro de la c¨¦lula. Su hip¨®tesis de la se?al postulaba que las propias prote¨ªnas contienen se?ales o etiquetas -como las tarjetas que cuelgan de las maletas en los aeropuertos- que gobiernan su transporte y lugar de destino dentro de la c¨¦lula. En los 30 a?os siguientes, Blobel y otros han descrito, mediante largos y penosos experimentos, varios tipos de esas etiquetas.?Cu¨¢l es la novedad, entonces? Que se acabaron las penalidades y la lentitud. Luis Bejarano y Cayetano Gonz¨¢lez, del Laboratorio Europeo de Biolog¨ªa Molecular -un puerto franco cient¨ªfico situado en Heidelberg, Alemania- han ideado un m¨¦todo r¨¢pido, eficaz y elegante que permite encontrar no algunos tipos de etiquetas, sino todos ellos (fueran o no previamente conocidos), y no algunas prote¨ªnas con tal o cual etiqueta, sino todas ellas (fueran o no previamente conocidas). No s¨®lo G¨¹nter Blobel, sino el mism¨ªsimo minotauro, hubiera vendido sus cuernos por disponer de algo as¨ª.

La localizaci¨®n de las prote¨ªnas dentro de la c¨¦lula es un problema central de la biolog¨ªa celular, la ordenada y meticulosa disciplina que estudia los compartimentos y dominios en que se divide la c¨¦lula viva, y c¨®mo funciona cada uno de ellos. Pero los dos cient¨ªficos espa?oles han aplicado al problema las herramientas de la gen¨¦tica, una ciencia muy distinta que se basa (esencialmente) en golpear a ciegas y luego ingeni¨¢rselas de alguna forma para buscar entre los cascotes lo que a uno le interesa. Si uno consigue dise?ar una buena criba, la gen¨¦tica es la forma m¨¢s r¨¢pida de progresar en biolog¨ªa.

Un segmento en la hilera

La t¨¦cnica se basa en lo siguiente. Una c¨¦lula humana t¨ªpica contiene miles o decenas de miles de prote¨ªnas distintas. Cada prote¨ªna consiste en una hilera de centenares de cuentas (amino¨¢cidos), y es el orden preciso de esas unidades lo que distingue una prote¨ªna de otra. Dentro de la gran hilera, un peque?o segmento de amino¨¢cidos es la etiqueta que especifica la direcci¨®n de destino.

El orden de los amino¨¢cidos en la prote¨ªna (su naturaleza) viene definido por su gen, que tambi¨¦n es una hilera de otro tipo de cuentas, o bases. Cuando uno conoce el orden de las bases en el gen, es decir, su secuencia, puede deducir el orden de los amino¨¢cidos de la prote¨ªna definida por ese gen. Esto incluye a las etiquetas, que vienen definidas por un trozo del gen correspondiente.

Los dos espa?oles han presentado en el Journal of Cell Science (noviembre) su t¨¦cnica, que empieza por tomar la totalidad de los genes de un ser humano, partirlos en pedazos (he aqu¨ª el lado destructivo de la gen¨¦tica) y mezclarlos con un gen dise?ado para fabricar una prote¨ªna fluorescente: una bengala luminosa que brilla con un evocador color verde cuando se la pone bajo un microscopio.

Cada trozo de gen humano se pega al azar al gen bengala para generar un constructo, es decir, un gen h¨ªbrido y artificial. Es f¨¢cil generar en s¨®lo unas horas unos 400.000 constructos diferentes, en un solo paso. Esta mezcla se suele llamar una biblioteca, pero la verdad es que el nombre le viene un poco grande: en vez de 400.000 libros, esta biblioteca est¨¢ compuesta por 400.000 fragmentos de libros destrozados, y para colmo est¨¢n todos tirados por el suelo y revueltos sin ning¨²n orden. ?C¨®mo encontrar las p¨¢ginas que interesan?

Es hora de olvidar el azar y apuntar a la cabeza. Recordemos que los investigadores est¨¢n buscando etiquetas con direcciones. Pues bien, para encontrarlas basta con arrojar la biblioteca de constructos sobre un cultivo de c¨¦lulas (las cantidades se pueden ajustar para que cada c¨¦lula engulla un solo constructo, m¨¢s o menos) y ponerlas bajo un microscopio.

Dentro de la c¨¦lula, el constructo h¨ªbrido fabrica una prote¨ªna h¨ªbrida: la bengala luminosa pegada a un trozo cualquiera de cualquier prote¨ªna humana.

All¨ª donde, por azar, el constructo hubiera atrapado una etiqueta, el observador ve directamente (las tres fotos de arriba son una muestra) que la luz verde brilla en un compartimento celular y no en otros. Puede brillar en el n¨²cleo, en las factor¨ªas energ¨¦ticas de la c¨¦lula (mitocondrias), en el andamiaje que reparte los cromosomas en dos mitades durante la divisi¨®n celular (huso) o en muchos otros compartimentos o dominios: cada localizaci¨®n de la bengala se debe en ¨²ltimo t¨¦rmino al trocito de gen humano que lleva esa c¨¦lula. Basta recuperar ese trocito del constructo y ver qu¨¦ hay ah¨ª: algunos son etiquetas ya conocidas, o parecidas a ellas. Otros son etiquetas nunca antes descubiertas. Una vez que se tiene un trozo de gen, recuperar el gen entero es trivial.

Las t¨¦cnicas r¨¢pidas suelen provocar un aceler¨®n en el campo del conocimiento al que afectan, as¨ª que, en los pr¨®ximos a?os, oiremos hablar a menudo del laberinto celular y de sus eficaces hilos de Ariadna.