La estructura de una proteína histórica

Después de muchos años de intentos se ha conseguido desvelar la estructura tridimensional de una de las más famosas proteínas de la historia de la biología molecular. La proteína, denominada represor de la lactosa, controla la digestión de la lactosa en las bacterias, pero no es famosa por esto, sino por haberse convertido desde hace 50 años en el prototipo de interruptor del ADN, para comprender cómo se activan y desactivan los genes.Según los autores del descubrimiento, Ponzy Lu de la universidad de Pensilvania, y Mitchell Lewis, la proteína, que ha ocupado la portada de la revista Science, se parece a dos pinzas de barbacoa unidas por los mangos. Los extremos agarran fuertemente dos segmentos de ADN. Para abrir las pinzas se inserta una molécula de azucar, que hace a la proteína liberar su presa -los genes de digestión de la lactosa- Lewis ha señalado que conocer la estructura tridimensional de la proteína permite pensar en rediseñarla para controlar de forma selectiva otros genes.

El entusiasmo por conocer las secuencias de ADN de los genes hace olvidar, recuerdan los científicos, que se obtiene así un cuadro unidimensional de algo que en realidad funciona en tres dimensiones. Pero encontrar las estructuras tridimensionales de las proteínas -cuya producción gobiernan los genes y que a su vez controlan que los genes estén activos o no- es muchas veces una tarea hercúlea.

La saga del represor de la lactosa empezó en 1942, antes de que ni siquiera se conociera que el ADN era el material genético. Dos científicos franceses, François Jacob y Jacques Monod, estudiaban el metabolismo del azúcar en las bacterias y notaron que éstas digerían los azúcares por orden, del más simple (la glucosa) al más complejo. Jacob y Monod dedujeron finalmente la existencia de una proteína que inactiva los genes de digestión de la lactosa cuando no son necesarios y los activa cuando la concentración de lactosa fuera de la célula se eleva. Su artículo sobre el tema se convirtió rápidamente en un clásico y les valió el premio Nobel en 1961.

La proteína fue básica para el primer aislamiento de un gen, que hizo James Shapiro, y el gen que la produce fue el primer gen secuenciado.

Para ver la proteína, hay que cristalizarla y luego estudiar la disposición de sus átomos por cristalografía de rayos X. Pero el represor de la lactosa es tan grande que en 30 años resultó imposible cristalizarla; incluso se intentó dos veces a bordo del transbordador espacial y los cristales resultaron demasiado pequeños. Finalmente, tras años y años de esfuerzos, Lu y sus colegas consiguieron el cristal con átomos de níquel incorporados como referencia.

Los datos de la cristalografía de rayos X resultaron tan difíciles de interpretar que Lewis tuvo que inventarse un nuevo método de computación, que denomina algoritmo genético. Ahora, esperan saber cómo las proteínas cambian de forma para reconocer y tomar contacto con los genes, activarlos o desactivarlos.