El conocimiento detallado de la estructura de una proteína lleva en forma natural a dilucidar su mecanismo de funcionamiento, y posibilita el control del mismo.

La estructura de una proteína se entiende a 4 niveles distintos: 1) La estructura primaria, que es el conocimiento del número de cada tipo de aminoácidos que la constituyen, y la secuencia con que se ordenan en la cadena polipeptídica. 2) La estructura secundaria, que se refiere a la formación de hélices o estructuras Beta-plegadas por la cadena de aminoácidos. 3) La estructura terciaria, que implica conocer la posición de cada uno de los miles de átomos que forman la molécula de proteína. 4) La estructura cuaternaria, que describe la agrupación de moléculas de proteínas para hacer más eficiente su funcionamiento (como la proteína hemoglobina por ejemplo, que tiene 4 moléculas en su unidad funcional).

La determinación de la estructura terciaria significa estar en condiciones de "ver" cada uno de los átomos de la molécula; esto es, aumentar el poder de resolución del ojo humano desde 0,1 milímetro que es la distancia mínima que se puede resolver, a 1 amgstron (l0^-7 mm) o sea 1.000.000 de veces.

Esta tarea se lleva a cabo con la utilización de un "microscopio de rayos X" en dos etapas. En la primera se obtiene un espectro de difracción en 3 dimensiones de la molécula de proteína en estudio, nativa y marcada con átomos pesados, y en la segunda etapa un computador combina la información obtenida de los datos de rayos X y produce una imagen final con un aumento de un millón de veces. Este proceso es largo, dura como promedio unos 5 años e implica, entre otras cosas, poder medir con una gran precisión las intensidades de unas 300.000 manchas de difracción. Esta tarea fue imposible antes del desarrollo de computadores y de los microdensitómetros automáticos, que permiten reducir el tiempo y los errores en las mediciones de los diagramas de difracción (las primeras estructuras de proteínas determinadas demoraron aproximadamente 10 a 15 años). Por este motivo, la donación del microdensitómetro automático Klimecki, que nos hizo la Universidad de Uppsala, Suecia, así como el total de los 14 programas de computación empleados en este trabajo, son cruciales para el desarrollo de esta línea en la Universidad de Concepción.

La pregunta es si se justifica el enorme esfuerzo de 5 años de trabajo de un grupo de investigadores que debe reunir a biólogos, químicos, bioquímicos y cristalógrafos en la determinación de la estructura terciaria de una proteína.

La respuesta, es que sí se justifica para algunas proteínas. Esto significa que el problema a abordar debe ser relevante para justificar el esfuerzo. Además de la indiscutible importancia en el desarrollo del conocimiento biológico que tiene que determinar la configuración exacta de una molécula de proteína, debe cumplirse también con la solución de algún problema de relevancia.

Como un ejemplo, puede señalarse que el funcionamiento excesivo de una proteína, la anhidrasa carbónica, es responsable de la enfermedad a la vista llamada glaucoma. Esta molécula actúa fijando en una cavidad especial que posee -el sitio activo- las moléculas de CO₂ y las transforma en HCO-₃ + H⁺. El conocimiento exacto del sitio activo y del mecanismo que utiliza la anhidrasa carbónica para acelerar esta reacción permitió determinar que inhibidores específicos serían adecuados para obviar este problema. Se concluyó que las sulfanilamidas bloqueaban el sitio activo, y que, de este modo, se podía detener el progreso de la enfermedad.

La Farmacología Molecular es, por lo tanto, una consecuencia del conocimiento de la estructura terciaria de las macromoléculas biológicas, y también lo es la Genética Molecular.




Dra. Hilda Cid Araneda
Ph. D. en Cristalografía
M.I.T., USA.