El ribosoma, en el Olimpo de la ciencia

Los galardonados con el Nobel de Química de 2009, Ada Yonath, Thomas Steitz y Venkatraman (Venki) Ramakrishnan, pueden ser considerados los ganadores de la pugna por conseguir una estructura cristalina de alta resolución del ribosoma, que se inició cuando se hizo evidente su necesidad para entender aspectos fundamentales del funcionamiento celular. Los grupos dirigidos por los tres galardonados publicaron en 2000 la estructura cristalina de las dos subunidades ribosómicas procarióticas, lo que constituye un hito incuestionable de la biología estructural.

El ribosoma es la fábrica celular que descodifica la información almacenada en los genes y fabrica las proteínas que son responsables de los procesos que determinan las características y la viabilidad de la célula. El trabajo premiado ha permitido entender en qué forma el ribosoma desempeña su función con un detalle y una precisión inconcebibles previamente. Se han podido identificar a nivel atómico los componentes que participan en las distintas funciones ribosómicas, como son la formación de los enlaces que forman las proteínas o los que están directamente implicados en controlar la exactitud con la que la información genética es descodificada para evitar errores que den lugar a proteínas defectuosas que pueden causar alteraciones celulares graves.

La fábrica celular descodifica la información que tienen los genes

La existencia de enfermedades debidas a alteraciones ribosómicas realza la importancia biomédica del trabajo galardonado, aunque el impacto más importante en este campo radica en que el ribosoma es la diana de un número importante de antibióticos que se unen específicamente a su estructura y bloquean su función, paralizando de esta forma la producción de proteínas y con ella las funciones celulares. Entre ellos se encuentran algunos antibióticos muy relevantes como la estreptomicina, la eritromicina o el cloranfenicol.

El estudio de estos antibióticos y otros similares ha estado desde muy antiguo estrechamente ligado al del propio ribosoma. El conocimiento detallado de la estructura de los sitios a los que los antibióticos se unen ha permitido interpretar de una forma más exacta la abundante información acumulada previamente sobre su actividad y profundizar en el conocimiento de su modo de acción. Además, y posiblemente más prometedor, es la aplicación de la información ahora disponible en el diseño de nuevos antibióticos que mejoren la actividad de los existentes, eviten en algunos casos la aparición de resistencias o eliminen los efectos secundarios que algunos manifiestan. La notable inversión de recursos en este tipo de estudios que se está llevando a cabo, incluso la creación de empresas específicamente dedicadas a explorar estas posibilidades usando la información proporcionada por los trabajos galardonados, subraya su relevancia.

No se puede dejar de resaltar el mérito técnico del trabajo premiado. Aunque los métodos de difracción de rayos X eran rutinariamente usados para determinar estructuras de moléculas pequeñas, el enorme tamaño relativo del ribosoma presentaba problemas técnicos que hacían del objetivo un reto casi inabordable y, en el mejor de los casos, alcanzable a muy largo plazo. Es mérito de los galardonados el haberlo conseguido en un plazo sorprendentemente corto, menos de 10 años, desde que se consiguieron cristales del ribosoma adecuados para el análisis.

En esta necesaria etapa inicial, destaca el esfuerzo desarrollado por Yonath, una persona de espíritu inquebrantable y una enorme capacidad de trabajo, que le ha permitido desarrollar una labor extenuante con desplazamientos continuos entre su laboratorio en Rehovot (Israel), el sincrotrón europeo ESRF de Grenoble y el Instituto Max Planck de Berlín, con los que mantiene una estrecha colaboración. Ada obtuvo en los años ochenta, colaborando en Berlín con el pionero de los estudios ribosómicos H. G. Wittmann, los primeros cristales de ribosomas que, tras mejoras sucesivas, permitieron abordar con garantía los análisis estructurales. Tom Steitz, de la Universidad de Yale, era ya un reputado biólogo estructural que abordó el problema del ribosoma en los años noventa, en colaboración con Peter Moore, otro renombrado experto de la misma universidad. A su equipo se debe la resolución del problema de la fase de los espectros de difracción de rayos X, un aspecto técnico fundamental para su resolución, cuya dificultad aumenta con el tamaño de la estructura. Tuvieron la brillante idea de utilizar para ello modelos del ribosoma obtenidos por criomicroscopía electrónica en el equipo de J. Frank de la Universidad de Albany, lo que resultó fundamental para resolver el problema.

Ramakrishnan, el más joven de los galardonados, se ha dedicado también a resolver problemas de biología estructural, aunque desde muy pronto fijó su atención en los ribosomas en trabajos realizados en los primeros años ochenta en colaboración con Moore. Su formación biofísica y biológica previa, así como su aguda inteligencia y gran sentido práctico, le permitió participar en muy buena posición en la competición para resolver la estructura del ribosoma, coincidiendo su mayor éxito con su incorporación al MRC de Cambridge.

Normalmente, la academia sueca pretende resaltar con su premio no sólo la relevancia del trabajo realizado, sino también la importancia del tema estudiado, en este caso el ribosoma. Son muchos los científicos que han aportado relevantes contribuciones al conocimiento de esta esencial partícula celular y que pueden sentirse satisfechos por la decisión. Posiblemente, podrían identificarse otros candidatos también merecedores del galardón, pero con seguridad todos ellos estarán de acuerdo en que los galardonados han obtenido el premio con todo merecimiento. Enhorabuena a los tres colegas con los que hemos compartido proyectos, reuniones y excursiones.

Juan Pedro García Ballesta es jefe del equipo de Estructura y Función del Ribosoma del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CSIC-UAM).