Novel·la química per als quals van estudiar l'estructura atòmica i el funcionament dels ribosomes

2009/10/07 Kortabitarte Egiguren, Irati - Elhuyar Zientzia

• Kimika
• Sariak

Els ribosomes participen en la síntesi de proteïnes. El codi genètic necessari per a la síntesi de proteïnes és recollit mitjançant un ARN missatger, que forma cadenes de proteïnes amb aquesta informació i amb els aminoàcids aportats per les molècules d'ARN de transferència. Són les proteïnes imprescindibles per a viure.

Cristal·lografia de raigs X

Per a conèixer el funcionament d'una molècula és imprescindible conèixer amb precisió la seva estructura atòmica. El mateix ocorre amb estructures més complexes que les molècules, com els ribosomes. En aquest sentit, Ada E va començar a la fi dels anys 70. Yonath a aquest treball. És a dir, a l'estudi de l'estructura atòmica dels ribosomes. Per a això va utilitzar la cristal·lografia de raigs X. Aquesta tècnica consisteix en l'emissió de raigs X contra ribosomes cristal·litzats. Aquests raigs X en xocar amb el cristall del ribosoma es dispersen, representant milions de punts en l'ull de les càmeres digitals o en el detector CCD. Analitzant aquesta imatge composta per milions de punts, els investigadors poden saber on se situa cada àtom en el ribosoma. No obstant això, els ribosomes són estructures complexes formades principalment per proteïnes i àcids nucleics, l'estructura atòmica dels quals no és tasca fàcil de determinar. Es compon de dues subunitats, una subunitat petita i una subunitat gran. Cadascuna d'aquestes subunitats té milers d'àtoms. D. Ada Yonath volia conèixer la ubicació exacta de cadascun d'ells.

Per a aconseguir aquest objectiu es van començar a cristal·litzar diversos ribosomes i a obtenir aquestes imatges formades per punts. A principis de la dècada dels 90 va poder observar la posició dels àtoms del cristall d'un ribosoma. No obstant això, es va trobar amb un problema: per a conèixer amb precisió l'estructura atòmica del ribosoma era necessari conèixer l'angle de fase de cada raig dispersat. De fet, aquesta informació matemàtica ens indica, entre altres coses, la posició dels àtoms en el cristall.

Un mètode habitual per a conèixer aquests angles de fase és la immersió d'aquests cristalls en àtoms pesats com el mercuri. Aquests àtoms pesats s'adhereixen a la superfície del cristall i, per tant, comparant les imatges formades per àtoms pesats i sense àtoms pesats, els científics coneixen aquests angles de fase. No obstant això, atès que els ribosomes són molècules grans, la determinació immediata de l'angle de fase en unir-se a ells els àtoms pesats era pràcticament impossible.

Thomas Steitz va solucionar el problema. Aquest va utilitzar diverses imatges dels ribosomes recollits amb un microscopi electrònic i va determinar la disposició dels àtoms dels ribosomes. Desgraciadament, les imatges no van tenir una resolució molt bona i no van poder identificar als àtoms individualment. No obstant això, amb l'ajuda d'aquestes figures i dels àtoms pesats, va determinar els angles de fase.

Una vegada superat el problema de l'angle de fase, només quedava millorar els cristalls i augmentar la recollida de dades per a millorar la precisió de la imatge. Els tres premiats d'enguany ho van aconseguir immediatament. A l'agost i setembre de 2000 es van presentar diverses estructures cristal·lines que permetien interpretar l'estructura atòmica. Thomas Steitz va aconseguir determinar l'estructura atòmica de la gran subunitat del ribosoma de l'arqueòleg Haloarcula marismortui. D. Ada Per part seva, els investigadors Yonath i Venkatraman Ramakrishan van obtenir l'estructura de la petita subunitat del ribosoma del bacteri Thermus thermophilus. Per tant, van veure que era possible determinar a nivell atòmic l'estructura i funcionament dels ribosomes.

Cerca de nous antibiòtics

D'altra banda, el coneixement exhaustiu de l'estructura i funcionament del ribosoma obre noves vies. De fet, molts antibiòtics s'associen al ribosoma bacterià, impedint la seva producció proteica. A més, moltes d'aquests bacteris han desenvolupat resistència a aquests fàrmacs. Per tant, és imprescindible trobar noves vies.

En el futur, i després dels passos donats per aquests tres investigadors, es podran dissenyar millors antibiòtics en la lluita contra els bacteris. De fet, els tres s'han centrat en investigar com s'associen els antibiòtics als ribosomes i ja existeixen organitzacions que utilitzen les estructures dels ribosomes per a desenvolupar nous antibiòtics.