Encontrar el camino en la célula. Una columna sobre el Nobel.
Esta semana, algunos científicos nos levantamos muy temprano para esperar lo más parecido que tenemos a la figuración pública, red carpet y evento de farándula: el escueto y críptico anuncio de los premios Nobel. Lo hacemos porque después de haber peleado años contra las etiquetas adolescentes, llegados a la adultez constatamos con cierto placer que seguimos igual de nerds y podemos sentirnos parte de la comunidad de quienes se interesan por fenómenos incomprensibles, hablan un lenguaje que parece de otro planeta y desde la química, la física, la biología, la ingeniería y otras disciplinas tratan de hacer un aporte a la sociedad que de seguro será absolutamente invisible para la humanidad por un plazo difícilmente inferior a 100 años.Piense usted en que Albert Einstein nació en 1879; Linus Pauling, en 1901; Santiago Ramón y Cajal, en 1852; y Francis Crick, en 1916. ¿Ve a lo que me refiero?
El lunes nos enteramos que la comisión escogía para el Premio Nobel de Medicina/Fisiología de este año a Randy Schekman, James Rothman y Thomas Südhof. Los nombres le parecerán desconocidos, pero por acá son celebridades y trataremos de explicarle exactamente por qué.
Lo voy a sorprender: las células tienen bolsillos.
Las primeras células vivas que existieron sobre la faz de la tierra (en verdad estaban en el agua, pero es una manera de decirlo) eran muy parecidas a las bacterias que hoy conocemos, organismos extraordinariamente pequeños comparado con las células de las que estamos compuestos los animales, y con una complejidad de componentes y de funciones muchísimo menor. El gran cambio evolutivo que permitió que aparecieran células más complejas (como los protozoos) y organismos hechos de millones de esas células (como nosotros) fue básicamente la aparición de un modo de ordenar y segregar los procesos del metabolismo celular en compartimentos separados. Las células primigenias y las bacterias modernas, son algo así como esas carteras de señora donde un número variable de tarjetas, dulces, lentes y maquillaje navegan en una especie de desorden guiado. Las células que hoy nos componen, en cambio, son como esos maletines con millones de bolsillos, cuya compartimentalización permite al pajarón como uno saber encontrar las cosas importantes en el menor tiempo posible.
Sin embargo, junto con la aparición de los compartimentos, tiene que haber surgido un modo de regular el transporte de sustancias y componentes celulares entre compartimentos. Es decir, si una proteína se produce en un compartimento y después tiene que ser liberada al exterior (por ejemplo, la insulina se fabrica adentro de las células del páncreas y tiene que ser liberada hacia la sangre para cumplir su función), debe haber un modo de asegurar que se transporte desde el bolsillo donde se fabrica hacia la superficie donde debe ser secretada. Y no para otro lado. Y no en sentido contrario.
Esto es posible porque, además de los compartimentos fijos donde ocurren los distintos procesos celulares (las mitocondrias, donde la célula produce energía; el retículo endoplásmico rugoso, donde se fabrican las proteínas que tienen que llegar a la superficie de la célula; y así muchos “bolsillos” más), existen también compartimentos móviles, que son como burbujas y que llevan en su interior los componentes que deben ser transportados entre un bolsillo y otro. Pero cómo esas burbujas denominadas vesículas encuentran el camino y reconocen el destino correcto ha sido un misterio desde hace muchísimo tiempo.
No basta encontrar el camino correcto, hay que reconocer cuando se ha llegado a puerto
La búsqueda de los mecanismos que regulan el transporte al interior de las células ha llevado al desarrollo de muchos métodos para observarlas mediante cada vez mejores microscopios y técnicas para purificarlas y conocer su composición. Hoy en día de hecho, podemos obtener imágenes de vesículas en movimiento, observarlas por microscopía electrónica y manipular varios aspectos de su comportamiento. Además de Schekman, Rothman y Südhof, otros tres premios Nobel habían sido entregados a científicos de esta área, el de 1970 a Bernard Katz, el de 1977 a George Palade y el de 1999 a Günter Blobel. Pero lo que intrigó particularmente a los investigadores premiados este año fue la idea de que las membranas fueran capaces de reconocerse mutuamente y fusionarse solamente cuando la vesícula ha llegado al lugar correcto.
Schekman fue el primero en descubrir un grupo de genes de los que dependía este transporte regulado. Cuando eliminaba esos genes, la estructura y la secreción de sustancias por parte de sus células de levadura se arruinaba por completo, lo que le permitió describir una familia de proteínas necesarias para la organización del transporte vesicular y la secreción de sustancias, a las que llamó SEC.
Sería Rothman el que más tarde descubriría que los genes SEC descritos por Schekman codificaban proteínas que también existen en las células de mamíferos y que permiten el reconocimiento mutuo entre la superficie de una vesícula y la superficie de su compartimento de destino. Además, el grupo de James Rothman fue un paso más allá y fue capaz de mostrar el mecanismo a través del cual una proteína de la membrana vesicular podía interactuar con una proteína de la membrana de destino (por ejemplo en la superficie de la célula), acercando cada vez más las dos membranas y eventualmente presionándolas hasta que se fusionan, como si usted comprimiera dos burbujas una contra otra hasta que forman una sola.
El grupo de Südhof estaba interesado en el modo como este transporte regula la liberación de neurotransmisores entre neuronas. Las neuronas son acaso uno de los tipos de célula más complejas e interesantes, por su intrincada forma y porque no solo deben enviarle señales a otras neuronas, sino que deben hacerlo en el lugar y en el momento precisos. Lo que Thomas Südhof y su equipo descubrieron es que cuando la neurona propaga el impulso nervioso hasta su terminal más distante se produce una entrada de calcio en el terminal, y que es esa señal de calcio la que activa los mecanismos descritos por Rothman, de manera que los mensajeros químicos que permiten la transmisión nerviosa son liberados solamente por las neuronas cuando están activas. Dicho de otro modo, el alemán avecindado en Stanford descubrió un tipo de proteínas (hoy llamadas SNAREs) que acopla la propagación del impulso nervioso y la liberación de neurotransmisores en el terminal axonal. Hermoso.
Gracias a estos descubrimientos y otros hechos posteriormente, hoy sabemos cómo algunas toxinas (botulínica, del cólera, pertussis, etc.) logran entrar y transportarse en el sistema nervioso. Gracias a ellos también comprendemos muchas enfermedades metabólicas y neurológicas cuyas causas se encuentran en defectos en el transporte intracelular. Además, han dotado a los investigadores en biología celular de numerosas herramientas para manipular, marcar y estudiar el sistema de transporte hacia adentro y hacia fuera de la célula.
Sin embargo, lo que me parece más interesante es algo que aún no ha ocurrido: la posibilidad de que este conocimiento despierte en usted las ideas que a los biólogos no se nos ocurrirán jamás. Por eso escribo esta columna. Porque quizás entre ustedes haya un sociólogo organizacional que visualice en el sistema vesicular un orden que sería útil en una empresa o en el Estado para asegurar el flujo de información, por si nos está leyendo un artista que encuentra en estos mecanismos la metáfora que buscaba para expresar una sensibilidad enteramente nueva, o quizás un ingeniero de transporte que vea en la biología de la célula un modo de organizar los medios de transporte público para asegurar que llegaremos en Transantiago a los destinos precisos justo a tiempo.
Porque quizás no sea necesario re-inventar las ruedas que la evolución lleva millones de años perfeccionando. Y para eso deberían servir los Nobel, para inspirarse.
PUBLICADO POR:
MARCELO LAZO
