Uno de los grandes desafíos de la ciencia biofísica moderna es comprender cómo una cadena polipeptídica se autoensambla, a partir de la infinita variedad de configuraciones de su estado desplegado, en una única estructura proteínica biológicamente funcional. En otras palabras: cómo se pliega una proteína. Esto tiene una especial trascendencia si se tiene en cuenta que las investigaciones de la última década han mostrado su relevancia biológica y médica, mostrando que muchas enfermedades humanas son causadas por la agregación de proteínas, y que el plegamiento aberrante o incorrecto favorece la agregación.
Resolviendo la segunda parte del código genético
Las proteínas son biomoléculas que se encargan de la inmensa mayoría de las funciones y procesos biológicos vitales para el mantenimiento de la actividad celular. Para llevar a cabo todas estas labores las proteínas funcionan como nanomáquinas moleculares, explotando su capacidad única para autoensamblarse en complejas estructuras tridimensionales específicas. Esta capacidad de cada proteína de ensamblarse en una estructura tridimensional única y funcional es lo que se conoce como plegamiento de proteínas.
Bajo el título ‘Impacto de las simulaciones atomísticas de dinámica molecular en el estudio del plegamiento de proteínas: la perspectiva del científico experimental’, William A. Eaton y Víctor Muñoz describen la trascendencia de un proceso (el plegamiento de proteínas) que viene dictado por la secuencia de aminoácidos que forma su cadena polipeptídica, la cual a su vez viene determinada por la información codificada en el gen correspondiente.
Como explica el Dr. Víctor Muñoz en la introducción de este artículo, ‘mientras que el código genético se conoce desde los años sesenta, la comprensión de la segunda parte de este código (por la cual la información lineal de la secuencia de aminoácidos se transforma en una estructura tridimensional y ejerce una función biológica) está todavía lejos de alcanzar ese nivel de conocimiento’. Recabar esa información supone un gran reto, dado que ‘es esta segunda parte del código genético la que nos permitiría leer en profundidad la información escrita en los genomas, así como desarrollar una ingeniería biomolecular avanzada en la que fuera posible diseñar a la carta secuencias de proteínas con funciones biológicas nuevas o mejoradas’, destaca el investigador español.
Pero no solo eso. Se asegura que este conocimiento es de gran relevancia biomédica, ‘dado que un gran número de enfermedades degenerativas de creciente impacto socioeconómico en los países avanzados, como son entre otras el Alzheimer, el Parkinson y la corea de Huntington, parecen ser causadas por defectos en el plegamiento de proteínas que las lleva a formar estructuras aberrantes de carácter tóxico para la célula’, asegura Víctor Muñoz.
Un artículo imprescindible
Gracias a los desarrollos tecnológicos de la última década ha sido posible por primera vez solapar las escalas temporales de experimentos y simulaciones, lo cual ha permitido compararlos directamente y vislumbrar por fin el principio de la solución a la segunda parte del código genético, tal y como se describe en detalle en este artículo. En este caso, un breve relato histórico de cómo las simulaciones de Dinámica Molecular (DM) atomística han influido en la comprensión del plegamiento de proteínas, visto bajo la perspectiva de dos investigadores que llevan trabajando en este campo más de 20 años.
El trabajo que presentan el Dr. Eaton y Víctor Muñoz cumple el objetivo de poner en valor todo lo que la biología computacional, siguiendo a la química computacional, ha supuesto para avanzar en el conocimiento del plegamiento de las proteínas, proceso de cuya disfunción tanto se empieza a plantear y reconocer en relación con enfermedades de base genética, y por lo tanto personalizada.
Además, facilita el entendimiento sobre un campo de gran impacto social y, por lo tanto, de trascendencia como es el de las enfermedades neurodegenerativas. Además ofrece el dato actual de cómo las conexiones entre teoría, computación y experimentos han permitido, junto a la dinámica molecular, zanjar controversias importantes en este campo. Igualmente, ponen en evidencia también el valor de las pequeñas proteínas o fragmentos de ellas en la consecución de estos resultados.
Este trabajo trata de dar respuesta a un importante déficit de información en el ámbito del conocimiento sobre las proteínas. Clásicamente se arrastra un problema respecto a las proteínas en el terreno de la divulgación y de la comprensión social de lo que representan (salvo en términos nutricionales) y como se estructuran y funcionan. El campo del ADN y los genes ha tenido más fortuna, hasta el punto de que ya forma parte de la publicidad más llamativa y del léxico común.
Actualidad y rigor en divulgación científica
La sección que incorpora la web del Instituto Roche denominada ‘La biotecnología de la salud en el espejo’ está coordinada por el Dr. Emilio Muñoz, recientemente galardonado con el Premio COSCE a la Difusión de la Ciencia 2014, donde se ha valorado especialmente su trayectoria en el diseño y construcción del sistema científico español en los últimos 30 años, al haber impulsado la difusión de la ciencia desde los principales puestos de responsabilidad de la política científica española. Como señala el coordinador de la sección, ‘este artículo tiene una gran trascendencia, y pone de relieve de modo más claro lo que representa y ha representado el trabajo de Leviitt, Karplus y Warshel, que mereció el galardón del Premio Nobel de Química 2013’.
En la sección que coordina este divulgador científico, investigador y gestor de política científica, se exponen los avances de la nueva biología, ejemplificada en los desarrollos de las ómicas y de la relación interdisciplinar con la (bio)informática y la posibilidad de aproximarse al conocimiento biológico bajo nuevas dinámicas y dimensiones.
