Kimikako Nobela, erribosomen egitura atomikoa eta funtzionamendua ikertu zituztenentzat

Erribosomek proteinen sintesian parte hartzen dute. Proteinak sintetizatzeko behar duten kode genetikoa ARN mezulari baten bidez jasotzen dute, eta informazio horrekin eta transferentziazko ARN molekulek ekarritako aminoazidoekin proteina-kateak osatzen dituzte. Bizitzeko ezinbesteko ditugun proteinak, alegia.

X izpiko kristalografia

Ada E. Yonath X izpiko difrakzioa egiteko ekipoarekin.

Micheline Pelletier/Corbis

Molekula baten funtzionamendua ezagutzeko, ezinbestekoa da haren egitura atomikoa zehatz-mehatz ezagutzea. Molekulak baino egitura konplexuagoekin ere, esaterako, erribosomekin, gauza bera gertatzen da. Horren harira, 1970eko hamarkadaren amaieran ekin zion Ada E. Yonath-ek lan horri. Alegia, erribosomen egitura atomikoa aztertzeari. Horretarako, X izpiko kristalografia erabili zuen. Teknika horretan, kristalizatutako erribosomen aurka igortzen dira X izpiak. X izpi horiek, erribosomaren kristalarekin talka egitean, dispertsatu egiten dira, eta, ondorioz, milioika puntu irudikatzen dituzte kamera digitalen begian edo CCD detektagailuan . Milioika puntuz osatutako irudi hori aztertuta, atomo bakoitza erribosoman non kokatzen den jakin dezakete ikertzaileek. Dena den, erribosomak batik bat proteinaz eta azido nukleikoz osatutako egitura konplexuak dira, eta ez da lan erraza horien egitura atomikoa zehaztea. Bi azpiunitatez osatuta daude: azpiunitate txikia eta azpiunitate handia. Azpiunitate horietako bakoitzak milaka atomo ditu. Ada E. Yonath-ek horietako bakoitzaren kokapen zehatza ezagutu nahi zuen.

Helburu hori lortzeko zenbait erribosoma kristalizatu eta puntuz osatutako irudi horiek lortzen hasi zen. 1990eko hamarkadaren hasieran, erribosoma baten kristaleko atomoen kokapena behatu ahal izan zuen. Edonola ere, arazo batekin topo egin zuen: erribosomaren egitura atomikoa zehaztasun handiz ezagutzeko, dispertsatutako izpi bakoitzaren fase-angelua zein zen jakin behar zuen. Izan ere, informazio matematiko horrek atomoek kristalean duten kokapenaren berri ematen digute, besteak beste.

Bakterioen erribosoma baten X izpiko kristalografiaren bidez lortutako irudia.

Nobel Fundazioa

Fase-angelu horiek ezagutzeko ohiko metodo bat da kristal horiek atomo astunetan murgiltzea, hala nola merkuriotan. Atomo astun horiek kristalaren gainazalari atxikitzen zaizkio, eta, beraz, atomo astunekin eta atomo astunik gabe osatutako irudiak alderatuz, zientzialariek fase-angelu horien berri jasotzen dute. Dena den, erribosomak molekula handiak direnez, atomo astunak horiei elkartzean fase-angelua berehalakoan zehaztea ia-ia ezinezkoa zen.

Thomas Steitz-ek konpondu zuen arazoa. Hark mikroskopio elektroniko batekin jasotako erribosomen zenbait irudi erabili zituen, eta erribosomen atomoen antolamendua zehaztu zuen. Zoritxarrez, irudiek ez zuten oso bereizmen ona, eta ez zuen atomoak banan-banan identifikatzeko aukerarik izan. Hala ere, irudi horien eta atomo astunen laguntzarekin jasotako irudiekin fase-angeluak zehaztu zituen.

Fase-angeluaren arazoa gainditu ostean, kristalak hobetzea eta datu-bilketa areagotzea besterik ez zen geratzen irudiaren zehaztasuna hobetzeko. Aurtengo hiru saridunek berehalakoan lortu zuten hori. 2000ko abuztuan eta irailean, egitura atomikoa interpretatzeko aukera ematen zuten zenbait kristal-egitura aurkeztu zituzten. Thomas Steitz-ek Haloarcula marismortui arkeoaren erribosomaren azpiunitate handiaren egitura atomikoa zehaztea lortu zuen. Ada E. Yonath eta Venkatraman Ramakrishan ikertzaileek, berriz, Thermus thermophilus bakterioaren erribosomaren azpiunitate txikiaren egitura lortu zuten. Beraz, ikusi zuten posible zela erribosomen egitura eta funtzionamendua maila atomikoan zehaztea.

Antibiotiko berrien bila

Bestalde, erribosomaren egitura eta funtzionamendua zehazki ezagutzeak bide berriak zabaltzen ditu. Izan ere, antibiotiko asko bakterioen erribosomari lotzen zaizkio, eta haren proteina-ekoizpena eragozten dute. Gainera, bakterio horietako askok botika horiekiko erresistentzia garatu dute. Beraz, ezinbestekoa da bide berriak aurkitzea.

Etorkizunean, eta hiru ikertzaile horiek egindako urratsen atzetik, bakterioen aurkako borrokan antibiotiko hobeak diseinatu ahal izango dira. Izan ere, hirurek antibiotikoak erribosomei nola lotzen zaizkien ikertzen jardun dute buru belarri, eta dagoeneko zenbait erakundek erribosomen egiturak erabiltzen dituzte gaur egun antibiotiko berriak garatzeko orduan.