Medio siglo de las primeras estructuras de prote¨ªnas

A principios de 1960, los cient¨ªficos que trataban de entender el funcionamiento de los seres vivos a nivel molecular tuvieron una gran revelaci¨®n. Las dos primeras estructuras tridimensionales de prote¨ªnas (la miogoblina y la hemoglobina, ambas involucradas en el transporte de ox¨ªgeno en los seres vivos) mostraron por primera vez toda su belleza at¨®mica y complejidad funcional.

Las dos esculturas at¨®micas, constituidas cada una de ellas por miles de ¨¢tomos, dejaron ver su delicado encaje de bolillos tridimensional invisible a los ojos humanos, gracias a las t¨¦cnicas de difracci¨®n de rayos X. Adem¨¢s, y de forma sorprendente, mostraron que estaban relacionadas estructuralmente: eran casi primas hermanas. La m¨¢s peque?a, la mioglobina, era un m¨®dulo componente de la m¨¢s grande, reteniendo su plegamiento tridimensional.

Las dos primeras estructuras tridimensionales, de la miogoblina y la hemoglobina,mostraron por primera vez toda su belleza at¨®mica y complejidad funcional

?C¨®mo se pudo llegar hasta aqu¨ª? ?Qui¨¦nes fueron los protagonistas? Un acto sencillo, patrocinado por el IRB Barcelona y el IBMB-CSIC en el Parc Cient¨ªfic el pasado 5 de febrero, conmemor¨® el 50 aniversario de este logro cient¨ªfico, honr¨® a los pioneros participantes en el descubrimiento y present¨® las perspectivas futuras para las nuevas generaciones.

El descubrimiento de los rayos X por W.C. Roentgen en 1895 y su uso posterior para analizar la estructura cristalina de la materia por Laue, Fiedrich and Knipping (1912) abri¨® las puertas. Sin embargo, la visi¨®n de usar t¨¦cnicas similares para el estudio de la materia que forma parte de los seres vivos (por ejemplo: prote¨ªnas y ¨¢cidos nucleicos) tuvo que esperar varias d¨¦cadas. Se origin¨® en Inglaterra con los trabajos de los Bragg (el padre William Henry, y el hijo William Lawrence) y la visi¨®n de John Desmond Bernal. En 1914 los Bragg demostraron el uso de los m¨¦todos de difracci¨®n de rayos X para obtener la estructura de estructuras simples (el cloruro s¨®dico, que es la sal com¨²n, y compuestos similares de un n¨²mero limitado de ¨¢tomos). La importancia de estos resultados fue reconocida enseguida con el premio Nobel (en 1915), como hab¨ªan sido reconocidos anteriormente los descubrimientos de Roentgen (1901) y Laue (1914).

Pero las mol¨¦culas que hacen posible la vida son mucho m¨¢s delicadas que las sales inorg¨¢nicas estudiadas por los Bragg. Bernal y Dorothy Crowfoot demostraron en 1934 la importancia de mantener los cristales en condiciones de humedad apropiadas para retener el orden cristalino y su importancia para obtener datos de difracci¨®n de alta resoluci¨®n de materiales biol¨®gicos. Estas sutilezas fueron magistralmente utilizadas por Rosalind Franklin para obtener las famosas figuras de difracci¨®n de las fibras de ADN que permitieron la resoluci¨®n de su estructura tridimensional por Watson y Crick en 1953.

Sin embargo, resolver la estructura cristalina de las primeras prote¨ªnas represent¨® un obst¨¢culo todav¨ªa mucho mayor. Los m¨¦todos tuvieron que ser descubiertos y refinados paso a paso: cristalizaci¨®n; obtenci¨®n de datos de alta calidad y resoluci¨®n con las fuentes de rayos X de la ¨¦poca; desarrollo de m¨¦todos qu¨ªmicos, matem¨¢ticos y computacionales (en los primitivos computadores de la ¨¦poca) para producir mapas de densidad electr¨®nica y, finalmente, la construcci¨®n de los modelos moleculares.

Los pioneros de este arduo sendero cient¨ªfico que ha conducido a la visi¨®n tridimensional de la multitud de estructuras moleculares de importancia biom¨¦dica (m¨¢s de 62.000 existentes en la actualidad en el Protein Data Bank) son nombres legendarios en biolog¨ªa estructural, como J.D. Kendrew, M. F. Perutz, Michael G. Rossmann y los ya citados.

Rossmann, uno de los pocos participantes en esta aventura cient¨ªfica que contin¨²an su actividad investigadora, present¨® una conferencia en Barcelona (From haemoglobin to complex viruses: an odyssey) dentro del marco del modesto acto conmemorativo y de homenaje a los pioneros. El mini-simposio permiti¨® revivir el logro cient¨ªfico con fotograf¨ªas y an¨¦cdotas, presentar la historia de la cristalograf¨ªa de macromol¨¦culas en Espa?a, reflexionar sobre el futuro del campo y plantear las opciones posibles para las nuevas generaciones de bi¨®logos estructurales.

Cele Abad-Zapatero es profesor adjunto en la Universidad de Illinois en Chicago y autor de Crystals and Life: A Personal Journey (IUL, 2002). En la actualidad es profesor investigador visitante en Barcelona patrocinado por AGAUR.