El pr¨®ximo desaf¨ªo se llama proteoma

Conseguir el genoma humano no ha sido m¨¢s que un paso en el camino del objetivo final de tanta inversi¨®n: llegar a conocer lo m¨¢s exactamente posible el funcionamiento del organismo. Y el genoma no es m¨¢s que el libro de instrucciones generales; quienes realizan el trabajo de verdad son las prote¨ªnas. El conjunto de todas las prote¨ªnas que intervienen en los procesos biol¨®gicos de una especie es lo que se conoce como proteoma de esa especie, y el objetivo que se plantea ahora es llegar a determinar la composici¨®n, estructura y funciones de todas y cada una de ellas.Laboratorios p¨²blicos y privados del mundo, incluida la empresa Celera Genomics, de Craig Venter, se han lanzado ya a la carrera por conseguir el proteoma humano, aunque esta vez el plazo puede ser demasiado largo como para que quienes empiezan el trabajo lleguen a ver su conclusi¨®n. Si el descifrado del genoma ha llevado una decena de a?os, el del proteoma ni siquiera se vislumbra.

Mayor complejidad

Comparativamente, la complejidad del problema es mucho mayor. Mientras que el ADN es una ristra de bases con s¨®lo cuatro variedades, las prote¨ªnas est¨¢n construidas con amino¨¢cidos, de los que existen 20 diferentes. Adem¨¢s, muchos genes pueden ser editados de formas distintas para producir prote¨ªnas diferentes. Por otro lado, el ADN se encuentra localizado en el n¨²cleo de cualquier c¨¦lula, lo que facilita su obtenci¨®n y purificaci¨®n, mientras que muchas prote¨ªnas s¨®lo est¨¢n presentes en algunos tipos de c¨¦lulas, y s¨®lo en ciertas fases del desarrollo.

Por ¨²ltimo, no basta en esta ocasi¨®n con cartografiar cada prote¨ªna, es decir, con enumerar la secuencia de amino¨¢cidos que la forman, porque tan importante como dicha secuencia es la estructura tridimensional que tiene, su forma, que interviene decisivamente en el papel que cumple. Una prote¨ªna plegada incorrectamente no s¨®lo no cumple su funci¨®n biol¨®gica, sino que puede convertirse en pat¨®gena.

Pese a estas dificultades, las prote¨ªnas empezaron a "resolverse" (determinar su cadena de amino¨¢cidos, su estructura y algunas de sus funciones) en los a?os sesenta, mucho antes de que se iniciaran los procesos de secuenciaci¨®n del ADN. Pero el esfuerzo que supon¨ªa la determinaci¨®n de cada prote¨ªna era enorme, el coste muy abultado y el plazo excesivamente largo.

El proceso se ha visto ahora facilitado enormemente. La tecnolog¨ªa ha mejorado, se dispone de nuevas herramientas, como los biochips, y de una abundante informaci¨®n sobre el genoma de muchas especies. Dado que las prote¨ªnas se fabrican a partir de la informaci¨®n contenida en el ADN, una vez conocido un gen es trivial deducir la secuencia de amino¨¢cidos. El primer paso resulta, pues, sencillo. Para el segundo, determinar su estructura, es preciso purificar la prote¨ªna y someterla a cristalograf¨ªa de rayos X o a resonancia magn¨¦tica nuclear (RMN).

La primera t¨¦cnica exige que la purificaci¨®n sea muy buena y que la prote¨ªna pueda cristalizar; a cambio, ofrece unos resultados espectaculares, ya que bastan unos d¨ªas para poder determinar la estructura tridimensional. La utilizaci¨®n de fuentes muy potentes de rayos X, como los sincrotrones, permite mejorar la t¨¦cnica.

La resonancia magn¨¦tica nuclear es eficaz con prote¨ªnas de peque?o tama?o, pero a partir de 200 amino¨¢cidos se complica. A cambio, tiene la ventaja de que no exige la cristalizaci¨®n de la muestra. Su papel puede empezar a ser muy relevante dentro de poco tiempo, cuando la conquista del proteoma humano se convierta en objetivo prioritario de los laboratorios de todo el mundo. Una de las claves para acelerar esta investigaci¨®n ser¨¢ trocear las prote¨ªnas y estudiar los trozos por separado. No es s¨®lo una cuesti¨®n metodol¨®gica. La mayor parte de las prote¨ªnas est¨¢n compuestas por fragmentos m¨¢s o menos aut¨®nomos, denominados dominios, y que se repiten en otras prote¨ªnas.

Una vez conocida la secuencia y la estructura de una prote¨ªna, es necesario conocer su funci¨®n. Este tercer paso es el m¨¢s complejo, porque la mayor parte de las veces ocurre que ni el proceso se debe solamente a una prote¨ªna ni cada prote¨ªna interviene s¨®lo en un proceso. Una forma de buscar en el pajar de las funciones es comparar la prote¨ªna con otras de funci¨®n conocida, tanto en la propia especie como en otras, ya que la mayor parte de las prote¨ªnas se conservan en muchos organismos, a veces muy lejanos filogen¨¦ticamente entre s¨ª. Otra manera de atajar el problema es estudiar qu¨¦ prote¨ªnas interaccionan entre s¨ª, lo que no explica su funci¨®n, pero va creando un mapa de relaciones cuya utilidad se pondr¨¢ de manifiesto cuando se vayan conociendo funciones de algunas de ellas.

Alfonso Valencia, investigador del Consejo Nacional de Biotecnolog¨ªa del CSIC, explica: "Tenemos actualmente unas 2.500 prote¨ªnas, de diferentes organismos, de estructura inicial conocida y se resuelven unas cinco m¨¢s diariamente".

Estos datos parecen indicar que se est¨¢ produciendo una aceleraci¨®n de estas investigaciones, aunque el tercer paso, la determinaci¨®n de la funci¨®n, sigue presentando una gran dificultad. Ahora mismo, seg¨²n Valencia, concretar la funci¨®n bioqu¨ªmica de una prote¨ªna en laboratorio supone unos tres a?os de trabajo, aunque se podr¨ªa reducir enormemente a medida que se generalicen nuevas herramientas, como los mapas de interacci¨®n, el acceso a bases de datos que permitan comparar r¨¢pidamente estructuras con otras de funci¨®n conocida o la disponibilidad de datos relativos a los dominios que conforman las prote¨ªnas.

Las dificultades para completar los proteomas no implican que el conocimiento que se va generando no tenga ya aplicaciones pr¨¢cticas. A los laboratorios farmac¨¦uticos les basta con conocer la funci¨®n de una prote¨ªna espec¨ªfica para permitirles explorar su posible utilizaci¨®n en el desarrollo de un f¨¢rmaco. Una de las v¨ªas consiste en comparar las prote¨ªnas presentes en un tejido determinado entre personas sanas y personas con alguna patolog¨ªa. As¨ª, los laboratorios Pfizer han encargado a Oxford Glyco-Sciences PLC, una de las todav¨ªa escasas empresas dedicadas a prote¨®mica, el estudio de todas las prote¨ªnas presentes en el fluido espinal de pacientes de Alzheimer y de personas sanas para determinar aquellas que puedan estar involucradas en esta enfermedad y desarrollar f¨¢rmacos capaces de bloquear su actividad.