Base de los medicamentos actuales

Lidera la Universidad estudios de biología estructural en México

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Analiza cómo son las moléculas que forman a los seres vivos; se centra en la estructura tridimensional de las proteínas

Laura Romero, 27 de febrero de 2017

La biología estructural analiza cómo son las moléculas que forman a los seres vivos; en particular, se centra en las proteínas. Tal es su importancia, que la mayoría de los medicamentos actuales se basan en el desarrollo de esa disciplina y de estructuras cristalográficas a alta resolución.

En México, donde esa área del conocimiento inició hace 20 años, la UNAM es líder, y si bien hay grupos similares en otras instituciones, muchos de los expertos en estos estudios, basados en cristalografía de rayos X, laboran en esta Universidad. Es el caso del Instituto de Biotecnología (IBt), donde el equipo de Enrique Rudiño trabaja, entre otros proyectos, con proteínas aisladas de recintos hospitalarios del país.

Mapa de densidad electrónica de una proteína. Imagen: cortesía de Enrique Rudiño.

En colaboración con el Instituto Nacional de Salud Pública han aislado una enzima, la betalactamasa, que en las bacterias se encarga de romper a los antibióticos y, al mismo tiempo, darles a los propios microorganismos mayor resistencia.

“Tratamos de entender qué ocurre, evolutivamente hablando, para producir que los sitios activos de esas proteínas no rompan uno, sino muchos más de los antibióticos con que se pueden enfrentar”, precisó el científico.

“En biología estructural purificamos proteínas, y cuando tenemos una muestra suficientemente pura u homogénea utilizamos distintas técnicas para conocer su estructura tridimensional, de manera similar a lo que se hace en microscopía electrónica de alta resolución o estudios de resonancia magnética nuclear.”

En el IBt, el grupo del también secretario académico del mismo emplea la difracción de rayos X. Para ello, cristalizan proteínas de su interés; los pequeños cristales pueden medir sólo 0.1 milímetros de largo y sobre ellos se aplica la radiación X (que puede ser de varios órdenes de magnitud más intensos que la luz solar) para obtener un patrón de difracción.

A partir de ahí, abundó el universitario, con el uso de matemáticas se determina cómo es la estructura tridimensional de cada proteína. “Lo impresionante de esta técnica es que podemos ver, incluso, las nubes de electrones”.

Para abrir una cerradura se necesita una llave que embone; cuando se hace cristalografía de proteínas se ve exactamente cómo se encuentra cada uno de los aminoácidos presentes en una proteína y es posible entender por qué se une lo que se une, incluso modificarlo para que haga lo que se desea. De esa manera se manipula la naturaleza a una escala molecular.

Hasta ahora, en el Protein Data Bank (base de datos internacional de estructuras de proteínas) se conocen las coordenadas tridimensionales de más de 126 mil proteínas, pero hay varias decenas de millones por descubrir. Entre más se sepa cómo es cada una, se ampliará el conocimiento profundo de la biología en términos evolutivos.

La imagen muestra un mapa de densidad electrónica, donde la posición de los aminoácidos en una proteína, en este caso una variante de una proteína verde fluorescente, son claramente visibles. Imagen: cortesía de Enrique Rudiño.

Otras aportaciones

De las más de 126 mil estructuras registradas en el Protein Data Bank, unas 250 son aportaciones de mexicanos, y de ésas, cerca de cien son resultado del trabajo de Rudiño y su equipo, que así se constituye como líder en el área.

Actualmente trabajan en entender cómo se da el tránsito de electrones en proteínas redox (con capacidades oxidantes y reductoras) y cómo los sistemas biológicos reparan los daños producidos por la radiación que pasa a través de nosotros todo el tiempo y que altera al material genético.

También tratan de saber cómo diferentes inhibidores de proteasas tienen la capacidad de actuar sobre dos o más familias de esas enzimas que hidrolizan a las proteínas, transformándolas en aminoácidos o en péptidos sencillos. Esos inhibidores tienen aplicaciones que pueden ir desde controlar enfermedades en plantas hasta ayudar a pacientes a evitar reacciones indeseadas en un trasplante de corazón.

El grupo, en colaboración con científicos italianos, ha aislado otra proteína de un organismo marino que habita en volcanes, en condiciones de alta salinidad y temperatura de hasta 80 grados Celsius: una lacasa.

Ahora, explicó Rudiño, estamos a punto de modificar su estructura para hacer que funcione de otra forma, y lograr aplicarla, por ejemplo, en la industria de la mezclilla para deslavar la tela, o bien, para fabricar filtros que cambien las propiedades de oxidorreducción de moléculas, como hormonas que contaminan gravemente a los ríos y se convierten en disruptores endocrinos, capaces de alterar la diferenciación sexual de otros organismos.

Por último, señaló que las aplicaciones directas de sus investigaciones aún están lejanas.