El director del Departamento de Estructuras de Macromoléculas del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), José María Valpuesta, defiende la importancia de incluir el estudio de las proteínas dentro del campo de la biología estructural, ya que «hacen la mayor parte de las cosas en nuestro cuerpo».
Tal y como explica, la mayor parte de los procesos biológicos en las células los ejecutan las proteínas. «La única cosa en la que las proteínas tienen poco que decir es en lo relativo a los procesos del mantenimiento de la información hereditaria, que se almacena en el ADN o el ARN por ser estructuras mucho más adecuadas para guardar ese tipo de información», detalla, para añadir que, sin embargo, «el proceso por el que el ADN se replica o se transcribe para generar proteínas está controlado por proteínas«.
«Así, para entender realmente cómo funciona un proceso biológico, hay que estudiar aquellas moléculas que las llevan a cabo. Digamos que hay que estudiar las máquinas celulares que son las proteínas», apostilla el científico.
Sobre las nuevas investigaciones al respecto, el experto precisa que, aunque hasta ahora se habían estudiado las proteínas de manera independiente, ya es sabido que, en muchas ocasiones, esas proteínas que ejecutan de manera secuencial una acción, interaccionan y se coordinan entre sí. «Conocer eso con detalle es para mí un asunto muy importante«, anuncia Valpuesta.
Por otro lado, el segundo punto en materia de investigación de las proteínas sería «saber cómo funcionan realmente esas proteínas», según el experto. «Ahora estamos en condiciones de ver mediante el aislamiento de una sola proteína, cómo funciona y medir las fuerzas que están involucradas en su acción. Es muy interesante el hecho de que, al tratar las moléculas de manera individual, muchas veces no se comportan como lo hacen cuando se trabaja con muchas moléculas la vez», señala el experto.
CRIOMICROSCOPÍA ELECTRÓNICA
El Centro Nacional de Biotecnología (CNB), de donde Valpuesta ha sido director desde hace años, cuenta desde el año pasado con el criomicroscopio electrónico más avanzado de España, imprescindible para el estudio de las macromoléculas. Se trata de aparatos que usan electrones en vez de luz para captar imágenes mientras mantienen las muestras a temperaturas criogénicas de casi -200 °C y, con ellos, los equipos de científicos pueden llegar a ver los átomos de virus y proteínas.
Al respecto, el científico opina que esta técnica va a desbancar a otras para el estudio de estructuras moleculares, como la cristalografía o la resonancia magnética nuclear (RMN). «Creo que el futuro de la biología estructural de moléculas y células es la criomicroscopía en sus distintas variantes. De hecho, muchos cristalógrafos se están pasando a esta técnica por las ventajas que presenta», opina el investigador.
En este sentido, explica que la cristalografía de proteínas ha sido, «sin ninguna duda, la técnica más importante hasta la fecha en la biología molecular«. Sin embargo, la mayor parte de las proteínas fáciles de cristalizar y de determinar ya se han conseguido, por lo que «ahora les toca el turno a las que son más difíciles de tratar» como, por ejemplo, el ribosoma, «que se trata de una máquina muy compleja que sufre muchos cambios conformacionales, que son muy difíciles de estudiar por cristalografía», precisa. «La criomicrocopía electrónica permite superar este escollo», incide.
En cambio, la resonancia magnética nuclear, por otro lado, tiene «el serio problema», según Valpuesta, de que no sirve para moléculas muy grandes, lo que la convierte en menos potente para estudiar estructuras. «En cambio, presenta la ventaja de que es capaz de captar los cambios de una molécula, su dinámica molecular«, detalla.
Sobre los beneficios del uso de la criomicrocopía electrónica en el estudio del SARS-CoV-2, en primer lugar, el científico señala que esta técnica permite estudiar el virus entero. «Este no es un virus regular, por lo que no se pueden sacar imágenes de millones de ellos para promediarlas, sino que hay que trabajar con cada uno de manera individual«.
Para ello, explica, se toman imágenes a través de técnicas de tomografía electrónica y se reconstruyen las partículas víricas de manera individual para después de estudiar un gran número de ellas y poder tener una idea general de cómo es el virus.
Asimismo, la criomicroscopía electrónica es también la mejor técnica para estudiar las espículas, que es ahora mismo la parte más importante de la investigación en SARS-CoV-2, ya que es el punto que inicia el reconocimiento del virus por parte de la célula que va a ser infectada. «Si somos capaces de entender muy bien ese proceso, podremos buscar formas de paralizarlo», concluye el director del Departamento de Estructuras de Macromoléculas del CSIC.
