{"id":78596,"date":"2004-11-01T00:00:00","date_gmt":"2004-11-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2004\/11\/01\/sobre-forma-y-funcion\/"},"modified":"2015-03-31T16:51:47","modified_gmt":"2015-03-31T19:51:47","slug":"sobre-forma-y-funcion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/sobre-forma-y-funcion\/","title":{"rendered":"Sobre forma y funci\u00f3n"},"content":{"rendered":"
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eduardo cesar<\/span><\/a> Sensibilidad y alta resoluci\u00f3n: los espectr\u00f3metros del LNLS permiten identificar la secuencia de los amino\u00e1cidoseduardo cesar<\/span><\/p><\/div>\n

Este a\u00f1o el Premio Nobel de Qu\u00edmica fue para dos m\u00e9dicos y un bioqu\u00edmico que descubrieron de qu\u00e9 manera las c\u00e9lulas desarman y reaprovechan sus prote\u00ednas viejas o defectuosas. En 2002, un qu\u00edmico y un ingeniero dividieron otro Nobel de Qu\u00edmica por perfeccionar dos t\u00e9cnicas que permitieron el an\u00e1lisis de las prote\u00ednas: la espectrometr\u00eda de masa, hoy en d\u00eda esencial en el \u00e1rea. No es de extra\u00f1ar que uno de los m\u00e1s importantes galardones de la ciencia a nivel mundial haya reconocido recientemente, y dos veces, el valor del estudio de esas mol\u00e9culas abundantes en cualquier microorganismo, animal o planta.<\/p>\n

En los \u00faltimos cinco a\u00f1os, y luego del secuenciamiento del genoma de casi 150 organismos, la identificaci\u00f3n de la estructura, la funci\u00f3n y los modos de interacci\u00f3n de estas mol\u00e9culas codificadas por los genes se convirti\u00f3 en prioridad mundial, debido a que representa un camino aparentemente seguro para entender en detalle las reacciones qu\u00edmicas que mantienen a los organismos vivos o los hacen perecer. De este conocimiento se espera obtener formas m\u00e1s eficaces en el combate contra las enfermedades – una simple gripe o una plaga agr\u00edcola – o incluso de prolongar la vida. Es un mundo inmenso, cuya exploraci\u00f3n solo est\u00e1 comienzando.<\/p>\n

El Protein Data Bank, una base de datos espec\u00edfica sobre prote\u00ednas, almacena informaciones referentes a la estructura de aproximadamente 25 mil de estas mol\u00e9culas de plantas, animales y microorganismos. Es poco, si se lo compara por ejemplo con el n\u00famero de prote\u00ednas humanas, estimadas en entre 100 mil y un mill\u00f3n. En la actualidad no pasa una semana sin que las prote\u00ednas ocupen un lugar destacado en revistas cient\u00edficas de primera l\u00ednea – a mediados de septiembre, por ejemplo, 20 de los 51 estudios publicados en\u00a0Proceedings of the National Academy of Sciences<\/em> abordaban directa o indirectamente trabajos con estas mol\u00e9culas.<\/p>\n

Pese a no contar con un proyecto unificado como el Genoma Humano, que reuni\u00f3 a decenas de laboratorios en el secuenciamiento del material gen\u00e9tico de nuestra especie, el estudio de las prote\u00ednas avanza r\u00e1pidamente en Europa y Estados Unidos – y tambi\u00e9n en Brasil. Por ac\u00e1 existen alrededor de 200 grupos de investigaci\u00f3n en el \u00e1rea, denominada prote\u00f3mica, que han cobrado impulso con la entrada en operaci\u00f3n de dos nuevos artefactos en el Laboratorio Nacional de Luz Sincrotr\u00f3n (LNLS) de Campinas.<\/p>\n

Con estas nuevas m\u00e1quinas, que determinan la secuencia de los bloques constitutivos de las prote\u00ednas – los amino\u00e1cidos -, Brasil pasa a integrar el selecto grupo de pa\u00edses que poseen la tecnolog\u00eda necesaria para analizar en detalle la estructura de las prote\u00ednas. Instalados en julio de 2003, los nuevos aparatos del LNLS – dos espectr\u00f3metros de masa adquiridos por valor total de 1,3 millones de d\u00f3lares, financiados por la FAPESP – fueron habilitados en septiembre para su uso por parte de grupos de investigaci\u00f3n de cualquier estado del pa\u00eds, siempre y cuando las propuestas de trabajo cuenten con la aprobaci\u00f3n del LNLS y los resultados se compartan con otros grupos.<\/p>\n

Los seleccionados
\n<\/strong>Del primer lote de 51 propuestas de uso de estos equipos, el LNLS seleccion\u00f3 20, elaboradas por grupos de investigaci\u00f3n de cuatro estados: S\u00e3o Paulo, R\u00edo de Janeiro, Cear\u00e1 y R\u00edo Grande do Sul. Son proyectos dedicados al an\u00e1lisis de prote\u00ednas de microorganismos causantes de enfermedades en plantas, como la\u00a0Xylella fastidiosa<\/em>, que ataca a los naranjales, o en animales, como es el caso de las bacterias\u00a0Mycoplasma hyopneumoniae<\/em>, una de las causantes de la neumon\u00eda; de la\u00a0Leptospira interrogans<\/em>, el agente etiol\u00f3gico de la leptospirosis, y del protozoo\u00a0Trypanosoma cruzi<\/em>, responsable del mal de Chagas. Los equipos seleccionadas tienen plazo hasta diciembre para investigar tambi\u00e9n las prote\u00ednas asociadas al desarrollo de tumores y a la activaci\u00f3n y desactivaci\u00f3n de genes (vea la lista en<\/em> www.revistapesquisa.fapesp.br<\/a>). En enero pr\u00f3ximo, el LNLS emitir\u00e1 un llamado destinado a la selecci\u00f3n del segundo lote de propuestas.<\/p>\n

“Es evidente que no nos encontramos al mismo nivel de pa\u00edses como Estados Unidos e Inglaterra, en los cuales el uso de los espectr\u00f3metros de masa est\u00e1 bastante difundido, pero somos pioneros en Am\u00e9rica Latina en la investigaci\u00f3n de prote\u00ednas”, comenta el bioqu\u00edmico Rogerio Meneghini, que dirigi\u00f3 el Centro de Biolog\u00eda Estructural del LNLS hasta febrero de este a\u00f1o y actualmente coordina los proyectos del laboratorio. “Nuestro objetivo es consolidar o formar grupos de excelencia en prote\u00f3mica, del mismo modo que existen hoy en d\u00eda equipos de primera l\u00ednea en gen\u00f3mica en Brasil”.<\/p>\n

Seg\u00fan Meneghini, de todos los grupos del \u00e1rea existentes en el pa\u00eds, alrededor de 40 estar\u00e1n en algunos a\u00f1os m\u00e1s en condiciones de competir internacionalmente, con descubrimientos relevantes sobre la estructura de las prote\u00ednas, la vertiente que explica c\u00f3mo estas mol\u00e9culas interact\u00faan entre s\u00ed o con otras. Es un n\u00famero similar al de laboratorios hoy en d\u00eda capacitados para hacer el secuenciamiento y el an\u00e1lisis de genes.<\/p>\n

Es f\u00e1cil entender por qu\u00e9 los investigadores se sienten atra\u00eddos por las prote\u00ednas, cuya importancia se extiende mucho m\u00e1s all\u00e1 del sentido com\u00fan – la de ser los principales componentes de alimentos tales como la carne, la soja y la leche. Son estas mol\u00e9culas las que forman y mantienen en funcionamiento a las c\u00e9lulas y a los tejidos de los seres vivos, donde se encuentran en cantidades considerables, si se las compara con otros tipos de mol\u00e9culas: corresponden a alrededor de un 30% de la masa de los m\u00fasculos o del h\u00edgado, por ejemplo.<\/p>\n

Sus papeles var\u00edan de acuerdo con la situaci\u00f3n y el lugar en que se encuentran. Las prote\u00ednas pueden actuar como transportadoras, y al igual que los cargadores de maletas de los aeropuertos, llevar compuestos de afuera hacia adentro de las c\u00e9lulas, envueltas por membranas constituidas por l\u00edpidos, az\u00facares y otros tipos de prote\u00ednas. En otras ocasiones \u00e9stas funcionan como una especie de antena, captando informaciones enviadas por c\u00e9lulas vecinas. Tambi\u00e9n participan en las reacciones qu\u00edmicas que resultan en la producci\u00f3n de energ\u00eda, en la formaci\u00f3n de la memoria, en fin, del control del organismo como un todo. Son las obreras – siempre alertas – de los seres vivos. En una situaci\u00f3n de peligro, es una prote\u00edna que funciona como hormona, la adrenalina, quien hace que el coraz\u00f3n se dispare, abasteciendo a los m\u00fasculos con m\u00e1s sangre y preparando as\u00ed al cuerpo para la lucha o para la huida.<\/p>\n

Peor no ha sido ahora que los investigadores brasile\u00f1os han entrado en este laberinto. En los \u00faltimos cinco a\u00f1os, los laboratorios nacionales comenzaron a importar los primeros espectr\u00f3metros de masa, que suman una decena en el pa\u00eds. Se encontraban en laboratorios como el del bi\u00f3logo Carlos Bloch Junior, de la Empresa Brasile\u00f1a de Investigaci\u00f3n Agropecuaria (Embrapa, sigla en portugu\u00e9s) de Brasilia, del qu\u00edmico Mario Sergio Palma, de la Universidad Estadual Paulista de R\u00edo Claro, y de Lewis Greene, de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP) de Ribeir\u00e3o Preto. Contaban tambi\u00e9n con estos equipos los bioqu\u00edmicos Antonio Carlos de Camargo, del Instituto Butantan, y Jos\u00e9 Camillo Novello, de la Universidad Estadual de Campinas. En la USP de S\u00e3o Paulo, el farmac\u00f3logo Gilberto De Nucci y el parasit\u00f3logo Igor de Almeida ten\u00edan espectr\u00f3metros de masa, tambi\u00e9n existentes en los laboratorios de los biof\u00edsicos Luiz Juliano Neto, de la Universidad Federal de S\u00e3o Paulo, y Paulo Bisch, de la Universidad Federal de R\u00edo de Janeiro.<\/p>\n

“Estos primeros equipos son poderosos, pero la sensibilidad y la precisi\u00f3n de los espectr\u00f3metros de masa para el estudio de prote\u00ednas aumenta d\u00eda a d\u00eda”, explica Meneghini. Seg\u00fan \u00e9ste, los nuevos aparatos del LNLS har\u00e1n posible el estudio de prote\u00ednas mayores, con posibilidad de determinar la secuencia de los amino\u00e1cidos que las forman.<\/p>\n

Acci\u00f3n complementaria
\n<\/strong>Sin embargo, para dar este salto, Meneghini y Bloch trabajaron durante alrededor de un a\u00f1o en la selecci\u00f3n, la compra y el ensamble de los espectr\u00f3metros. Adoptaron para ello tres criterios b\u00e1sicos: los aparatos deber\u00edan tener gran sensibilidad para detectar prote\u00ednas en muestras de milmillon\u00e9simos de gramo de material biol\u00f3gico; una resoluci\u00f3n que hiciera posible la identificaci\u00f3n de cada uno de los amino\u00e1cidos, que tienen masas muy pr\u00f3ximas, y suministrar los resultados r\u00e1pidamente – uno de los instrumentos analiza mil muestras por hora.<\/p>\n

“A\u00fan en la fase de selecci\u00f3n”, comenta Bloch, “llevamos muestras de prote\u00ednas de la bacteria\u00a0Xanthomonas citri<\/em> para que las prueben los cuatro fabricantes de espectr\u00f3metros que con representantes en el pa\u00eds, para comparar la sensibilidad y la precisi\u00f3n de los instrumentos”. Por cierto, es del propio Bloch el primer estudio cient\u00edfico que contempl\u00f3 la utilizaci\u00f3n de los nuevos aparatos: un an\u00e1lisis de la prote\u00edna hylaseptina P1. Extra\u00edda de la secreci\u00f3n de la piel de la\u00a0Hyla punctata<\/em>, una rana de color verde vivo hallada en la Amazonia, la hylaseptina act\u00faa contra bacterias causantes de infecciones hospitalarias, como la\u00a0Staphylococcus aureus<\/em> y la\u00a0Pseudomonas aeruginosa<\/em>, o un hongo, el\u00a0Candida albicans<\/em>, que se manifiesta en personas inmunodeprimidas, como lo demuestra un estudio publicado en marzo de este a\u00f1o en el\u00a0Journal of Biological Chemistry<\/em>.<\/p>\n

Los dos equipos del LNLS son ligeramente diferentes – la ventaja radica en que uno complementa la lectura del otro. Uno de ellos aplica una descarga el\u00e9ctrica en las prote\u00ednas y las fragmenta en partes cargadas el\u00e9ctricamente, que son luego identificadas de acuerdo con su masa. A esta t\u00e9cnica se la conoce como Electrospray Q\/TOF, y se la emplea en el estudio de mol\u00e9culas solubles en agua, como la hemoglobina, la prote\u00edna que transporta el ox\u00edgeno y le otorga su coloraci\u00f3n roja a la sangre.<\/p>\n

El otro aparato dispara un l\u00e1ser sobre las prote\u00ednas almacenadas en un cristal, que as\u00ed se cargan el\u00e9ctricamente. Mediante esta t\u00e9cnica, denominada Maldi-TOF\/TOF, se pueden evaluar las estructuras de prote\u00ednas encontradas en las membranas de las c\u00e9lulas. “Conocer la estructura de estas mol\u00e9culas es esencial para encontrar nuevas formas de combatir diversas enfermedades, puesto que la membrana de un par\u00e1sito funciona como \u00f3rgano sensorial, y permite por ejemplo que \u00e9ste reconozca a su c\u00e9lula hospedadora”, explica Bloch.<\/p>\n

La principal ventaja con relaci\u00f3n a los espectr\u00f3metros existentes en el pa\u00eds consiste en que los equipos reci\u00e9n instalados en Campinas – bajo los cuidados del qu\u00edmico Fabio Cesar Gozzo, coordinador del Laboratorio de Espectrometr\u00eda de Masas del LNLS – identifican a cada uno de los amino\u00e1cidos que componen una prote\u00edna y la secuencia en que se encajan para formarla. De este modo, se puede hacer m\u00e1s f\u00e1cil dise\u00f1ar mol\u00e9culas de medicamentos que se encajen con precisi\u00f3n en una determinada prote\u00edna e impidan el surgimiento de un c\u00e1ncer o la acci\u00f3n de bacterias como la\u00a0Xylella fastidiosa<\/em> o la\u00a0Xanthomonas citri<\/em>, por ejemplo. Estas bacterias actualmente son tenidas como plagas de los naranjales. Ser\u00e1 un avance de fuste. “Es como si hasta ahora hubi\u00e9semos intentado armar un rompecabezas con los ojos vendados, tanteando en la oscuridad para encajar una pieza aqu\u00ed, otra m\u00e1s all\u00e1, y verificar si un f\u00e1rmaco funciona en el combate contra una determinada enfermedad”, compara Glaucius Oliva, coordinador del Instituto de F\u00edsica de la USP de S\u00e3o Carlos y director del Centro de Biolog\u00eda Molecular Estructural, uno de los diez Centros de Investigaci\u00f3n, Innovaci\u00f3n y Difusi\u00f3n financiados por la FAPESP. Con la estructura de las prote\u00ednas en manos, los investigadores pasan ahora entonces a trabajar sin la venda en los ojos.<\/p>\n

Pero muchos son reacios a meterse en el mundo de las prote\u00ednas. Y no es porque s\u00ed. “Por m\u00e1s interesados que est\u00e9n, los bi\u00f3logos consideran que el tema es demasiado complejo, mientras que los qu\u00edmicos creen que las prote\u00ednas son mol\u00e9culas demasiado grandes”, comenta Bloch. El reto intimida incluso los m\u00e1s experimentados, quiz\u00e1s por ser superior al que han enfrentado hasta el momento en el secuenciamiento de diversos genomas. Aunque los genes contengan las recetas de las prote\u00ednas, el conocer el conjunto de genes – el genoma – de un organismo no es suficiente como para saber c\u00f3mo \u00e9stas son, ni c\u00f3mo act\u00faan. Adem\u00e1s, cada gen puede originar m\u00e1s de una prote\u00edna.<\/p>\n

Estructuras distintas
\n<\/strong>Son cosas muy diferentes. Los genes son tramos espec\u00edficos de la mol\u00e9cula de ADN – el \u00e1cido desoxirribonucleico, el material gen\u00e9tico de las c\u00e9lulas. Tienen la forma de largas secuencias de cuatro peque\u00f1as mol\u00e9culas, conocidas por las letras A, T, C y G (adenina, timina, citosina y guanina, respectivamente). En tanto, las prote\u00ednas son mol\u00e9culas mucho m\u00e1s complejas, compuestas por largas secuencias de 20 diferentes tipos de amino\u00e1cidos, con lo que resultan en conjuntos de decenas a miles de unidades – la insulina, la enzima que facilita la entrada de az\u00facar en las c\u00e9lulas, est\u00e1 compuesta tan solo por 51 amino\u00e1cidos, mientras que la miosina, una de las principales prote\u00ednas de los m\u00fasculos, congrega en su estructura alrededor de 1.800 de esos bloques.<\/p>\n

Otra distinci\u00f3n fundamental: mientras que la mol\u00e9cula de ADN asume siempre la forma de una escalera en espiral o de doble h\u00e9lice, tal como lo descubrieran James Watson y Francis Crick en 1953, las prote\u00ednas pueden tener formas muy distintas – variando de un peque\u00f1o globo a un bumerang, por ejemplo. Hay tambi\u00e9n otro factor de complicaci\u00f3n: apenas dejan el interior de las c\u00e9lulas donde se las fabrica, las prote\u00ednas pueden asociarse a az\u00facares y grasas, formando complejos mayores a\u00fan – la glucoprote\u00edna CD 44 funciona como una especie de cemento celular, manteniendo a las c\u00e9lulas cerca. En el caso de las prote\u00ednas, esta estructura tridimensional marca la gran diferencia, puesto que la forma est\u00e1 directamente ligada a la funci\u00f3n que \u00e9sta es capaz de ejecutar.<\/p>\n

El Proyecto<\/strong>
\nProteomics Studies at the S\u00e3o Paulo State<\/em>
\nModalidad<\/strong>
\nL\u00ednea Regular de Auxilio a la Investigaci\u00f3n
\nCoordinador<\/strong>
\nFabio Cesar Gozzo – LNLS
\nInversi\u00f3n<\/strong>
\nR$ 5.391.153,26<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Dos nuevos aparatos catapultan a Brasil hacia la vanguardia en el estudio de la estructura y la acci\u00f3n de las prote\u00ednas\r\n","protected":false},"author":16,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[105,504],"class_list":["post-78596","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/78596","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/16"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=78596"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/78596\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=78596"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=78596"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=78596"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=78596"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}