El ribosoma, en el Olimpo de la ciencia

Los galardonados con el Nobel de Qu¨ªmica de 2009, Ada Yonath, Thomas Steitz y Venkatraman (Venki) Ramakrishnan, pueden ser considerados los ganadores de la pugna por conseguir una estructura cristalina de alta resoluci¨®n del ribosoma, que se inici¨® cuando se hizo evidente su necesidad para entender aspectos fundamentales del funcionamiento celular. Los grupos dirigidos por los tres galardonados publicaron en 2000 la estructura cristalina de las dos subunidades ribos¨®micas procari¨®ticas, lo que constituye un hito incuestionable de la biolog¨ªa estructural.

El ribosoma es la f¨¢brica celular que descodifica la informaci¨®n almacenada en los genes y fabrica las prote¨ªnas que son responsables de los procesos que determinan las caracter¨ªsticas y la viabilidad de la c¨¦lula. El trabajo premiado ha permitido entender en qu¨¦ forma el ribosoma desempe?a su funci¨®n con un detalle y una precisi¨®n inconcebibles previamente. Se han podido identificar a nivel at¨®mico los componentes que participan en las distintas funciones ribos¨®micas, como son la formaci¨®n de los enlaces que forman las prote¨ªnas o los que est¨¢n directamente implicados en controlar la exactitud con la que la informaci¨®n gen¨¦tica es descodificada para evitar errores que den lugar a prote¨ªnas defectuosas que pueden causar alteraciones celulares graves.

La f¨¢brica celular descodifica la informaci¨®n que tienen los genes

La existencia de enfermedades debidas a alteraciones ribos¨®micas realza la importancia biom¨¦dica del trabajo galardonado, aunque el impacto m¨¢s importante en este campo radica en que el ribosoma es la diana de un n¨²mero importante de antibi¨®ticos que se unen espec¨ªficamente a su estructura y bloquean su funci¨®n, paralizando de esta forma la producci¨®n de prote¨ªnas y con ella las funciones celulares. Entre ellos se encuentran algunos antibi¨®ticos muy relevantes como la estreptomicina, la eritromicina o el cloranfenicol.

El estudio de estos antibi¨®ticos y otros similares ha estado desde muy antiguo estrechamente ligado al del propio ribosoma. El conocimiento detallado de la estructura de los sitios a los que los antibi¨®ticos se unen ha permitido interpretar de una forma m¨¢s exacta la abundante informaci¨®n acumulada previamente sobre su actividad y profundizar en el conocimiento de su modo de acci¨®n. Adem¨¢s, y posiblemente m¨¢s prometedor, es la aplicaci¨®n de la informaci¨®n ahora disponible en el dise?o de nuevos antibi¨®ticos que mejoren la actividad de los existentes, eviten en algunos casos la aparici¨®n de resistencias o eliminen los efectos secundarios que algunos manifiestan. La notable inversi¨®n de recursos en este tipo de estudios que se est¨¢ llevando a cabo, incluso la creaci¨®n de empresas espec¨ªficamente dedicadas a explorar estas posibilidades usando la informaci¨®n proporcionada por los trabajos galardonados, subraya su relevancia.

No se puede dejar de resaltar el m¨¦rito t¨¦cnico del trabajo premiado. Aunque los m¨¦todos de difracci¨®n de rayos X eran rutinariamente usados para determinar estructuras de mol¨¦culas peque?as, el enorme tama?o relativo del ribosoma presentaba problemas t¨¦cnicos que hac¨ªan del objetivo un reto casi inabordable y, en el mejor de los casos, alcanzable a muy largo plazo. Es m¨¦rito de los galardonados el haberlo conseguido en un plazo sorprendentemente corto, menos de 10 a?os, desde que se consiguieron cristales del ribosoma adecuados para el an¨¢lisis.

En esta necesaria etapa inicial, destaca el esfuerzo desarrollado por Yonath, una persona de esp¨ªritu inquebrantable y una enorme capacidad de trabajo, que le ha permitido desarrollar una labor extenuante con desplazamientos continuos entre su laboratorio en Rehovot (Israel), el sincrotr¨®n europeo ESRF de Grenoble y el Instituto Max Planck de Berl¨ªn, con los que mantiene una estrecha colaboraci¨®n. Ada obtuvo en los a?os ochenta, colaborando en Berl¨ªn con el pionero de los estudios ribos¨®micos H. G. Wittmann, los primeros cristales de ribosomas que, tras mejoras sucesivas, permitieron abordar con garant¨ªa los an¨¢lisis estructurales. Tom Steitz, de la Universidad de Yale, era ya un reputado bi¨®logo estructural que abord¨® el problema del ribosoma en los a?os noventa, en colaboraci¨®n con Peter Moore, otro renombrado experto de la misma universidad. A su equipo se debe la resoluci¨®n del problema de la fase de los espectros de difracci¨®n de rayos X, un aspecto t¨¦cnico fundamental para su resoluci¨®n, cuya dificultad aumenta con el tama?o de la estructura. Tuvieron la brillante idea de utilizar para ello modelos del ribosoma obtenidos por criomicroscop¨ªa electr¨®nica en el equipo de J. Frank de la Universidad de Albany, lo que result¨® fundamental para resolver el problema.

Ramakrishnan, el m¨¢s joven de los galardonados, se ha dedicado tambi¨¦n a resolver problemas de biolog¨ªa estructural, aunque desde muy pronto fij¨® su atenci¨®n en los ribosomas en trabajos realizados en los primeros a?os ochenta en colaboraci¨®n con Moore. Su formaci¨®n biof¨ªsica y biol¨®gica previa, as¨ª como su aguda inteligencia y gran sentido pr¨¢ctico, le permiti¨® participar en muy buena posici¨®n en la competici¨®n para resolver la estructura del ribosoma, coincidiendo su mayor ¨¦xito con su incorporaci¨®n al MRC de Cambridge.

Normalmente, la academia sueca pretende resaltar con su premio no s¨®lo la relevancia del trabajo realizado, sino tambi¨¦n la importancia del tema estudiado, en este caso el ribosoma. Son muchos los cient¨ªficos que han aportado relevantes contribuciones al conocimiento de esta esencial part¨ªcula celular y que pueden sentirse satisfechos por la decisi¨®n. Posiblemente, podr¨ªan identificarse otros candidatos tambi¨¦n merecedores del galard¨®n, pero con seguridad todos ellos estar¨¢n de acuerdo en que los galardonados han obtenido el premio con todo merecimiento. Enhorabuena a los tres colegas con los que hemos compartido proyectos, reuniones y excursiones.

Juan Pedro Garc¨ªa Ballesta es jefe del equipo de Estructura y Funci¨®n del Ribosoma del Centro de Biolog¨ªa Molecular Severo Ochoa (CSIC-UAM).