Proteïnes nues
Les proteïnes són imprescindibles per a la vida, ja que participen en la majoria de les funcions que exerceixen les cèl·lules del nostre organisme. És més, les malalties tenen a veure directament amb les proteïnes, ja que són causades per proteïnes que funcionen de manera innecessària o en el moment.
En el centre de recerca CICbioGune observen proteïnes per a conèixer l'estructura. Coneixent la forma, és possible desenvolupar fàrmacs que puguin influir en el funcionament de les proteïnes.
Les proteïnes participen en la majoria de les funcions de les cèl·lules del cos humà, per la qual cosa són imprescindibles per a la vida.
La funció principal dels investigadors del Departament de Biologia Estructural de CIC bioGUNE és analitzar les proteïnes, descobrir la seva estructura.
Però, per a què?
Adriana Rojas, CIC bioGUNE
“Si tens una malaltia, això té a veure amb una proteïna que no funciona bé o que funciona quan no ho necessita. El funcionament de la proteïna està relacionat amb la forma tridimensional de la proteïna. Si entenem la forma de les proteïnes, podem dissenyar els compostos que es pegaran a la proteïna perquè funcioni quan hagi de funcionar o es quedi quan hagi de parar”.
Conèixer l'estructura de les proteïnes pot, per tant, convertir-se en una eina per a desenvolupar noves vies de curació.
Per descomptat, per a poder analitzar les proteïnes, primer cal adquirir-les.
En CIC bioGUNE utilitzen bacteris modificats genèticament per a obtenir la proteïna que es vol investigar. En primer lloc, es prepara el líquid de cultiu en el qual els bacteris creixen i se li donen les condicions adequades per a la seva reproducció: aliments, temperatura necessària i oxigen.
Per a extreure proteïnes dels bacteris es poden utilitzar diferents tècniques. Aquest dispositiu, per exemple, trenca la membrana de les cèl·lules bacterianes mitjançant l'ús d'ultrasons. Així, les proteïnes s'alliberen.
Per a l'estudi de les proteïnes existeixen diverses tècniques i s'utilitza la combinació de diverses tècniques. Una d'elles és la cristal·lografia, la difracció de raigs X que proporciona informació d'alta definició sobre l'estructura de les proteïnes.
Per a poder utilitzar aquesta tècnica és imprescindible cristal·litzar les proteïnes.
Adriana Rojas, CIC bioGUNE
“Sota poso la solució, i en la gota la proteïna i una altra dissolució. Tanco el sistema, i amb el temps concentro la mostra i espero al fet que es formi el cristall, com ocorre quan es gela l'aigua. Canviant una variable, la temperatura, l'aigua es converteix en gel. Aquí moc altres variables perquè la proteïna s'organitzi en forma de cristall. Canvio el ph, la temperatura, la concentració de sal... i per a poder fer tot això, haig de fer molts assajos”.
Per a això s'utilitzen robots de cristal·lització. Els robots utilitzen mostres de nanolitro i realitzen milers de combinacions de manera automàtica, fins que en poques d'elles les proteïnes es transformen en cristalls.
Adriana Rojas, CIC bioGUNE
“A través del robot, agafo mostres d'aquest grup principal. Ve el robot, absorbeix la solució —i cada dissolució és diferent—, la passa a aquest grup, on ja tinc 96 assajos. Quan ho deixa en la placa, el robot deixa la solució sota. Ja tinc la meitat de l'assaig i ara haig de passar la proteïna. Per a això utilitzo aquest altre robot que reparteix proteïnes. Aquest robot pot repartir fins a 50 nanolitros de proteïnes, la qual cosa és molt poc. Per tant, amb 15 micro-proteïnes puc fer 100 assajos, abans podia fer 15”.
Aquest és un viver de cristall, un lloc on els cristalls poden créixer a una temperatura de 21 graus centígrads. Per a fer el seguiment de les proteïnes, cada placa té un codi, i cada vegada es fa una foto de cada gota.
Quan els cristalls són grans, es poden agafar directament i portar-los als raigs X, però quan són petits, cal repetir l'assaig, però amb més quantitat.
Adriana Rojas, CIC bioGUNE
“Puc escalar l'assaig a gotes més grans. Per a què? Per a facilitar la manipulació dels cristalls, perquè haig de treure els cristalls de la gota, haig de pescar i congelar-los en nitrogen per a portar-los als raigs X”.
Els cristalls s'introdueixen en la màquina de raigs X i se'ls realitza una radiografia. En estar col·locades simètricament, les proteïnes creen plans moleculars que actuen com a miralls, de manera que canvien la direcció del feix de raigs X quan es colpeja en el cristall. Els càlculs matemàtics per ordinador determinen l'estructura de la proteïna.
L'Aula de Ressonància Magnètica és una de les instal·lacions més curioses de CIC bioGUNE. La instal·lació es va construir després de la construcció de l'edifici.
Oscar Millet, CIC bioGUNE
“Ara estem baix terra, perquè aquests dispositius estan sobre els fonaments. Cadascuna d'elles compta amb una columna de formigó totalment separada dels fonaments de l'edifici per a evitar les vibracions”.
També es controla la temperatura i les oscil·lacions no poden ser majors que mig grau; també es controla la humitat, el diòxid de carboni, etc.
Aquests dispositius de ressonància utilitzen bàsicament la mateixa tècnica que els dispositius de diagnòstic clínic, però aplicats a coses molt petites.
Tammo Diercks, CIC bioGUNE
“Aquesta és l'única tecnologia que ens permet analitzar les proteïnes o les molècules i les seves estructures amb resolució atòmica i en dissolució, en estat líquid. Es tracta d'un contenidor gran ple de material criogènic, que conté nitrogen líquid de l'exterior a una temperatura de -198 graus centígrads. Això no és suficient per a aconseguir la superconductivitat de la bobina, el nucli de l'imant. Llavors, dins del contenidor que conté nitrogen líquid hi ha un altre que conté heli líquid. Això refreda fins a -270 graus, la qual cosa permet que la bobina que es troba en el seu interior se situï en superconductivitat. D'aquesta manera podem aconseguir un camp magnètic, molt estable, potent i homogeni”.
Oscar Millet, CIC bioGUNE
“Cadascun dels àtoms se situa en funció del que li envolta en l'espectre; és a dir, ens diu qui és i on està. Per exemple, aquí tenim la imatge d'una proteïna i alguns senyals. Cadascuna d'aquests senyals correspon a un àtom d'un dels aminoàcids. Les proteïnes estan formades per aminoàcids i els aminoàcids per àtoms. Depenent del lloc on se situïn, sabem quin aminoàcid és, quin aminoàcid té al seu costat i quin aminoàcid pot ser a prop. Per tant, ens proporciona informació sobre l'estructura. Quan tenim el model de l'estructura, per a nosaltres és fàcil saber, per exemple, com interactua la nostra proteïna amb un fàrmac”.
La microscòpia electrònica constitueix el trio de tècniques d'observació de proteïnes de CIC bioGUNE.
Mikel Valle, CIC bioGUNE
“En el nostre grup utilitzem el microscopi per a calcular l'estructura tridimensional de proteïnes i altres molècules biològiques. En la part superior del microscopi tenim un canó que emet electrons que travessen tota la columna del microscopi, incloent-hi les nostres molècules a aquesta altura, i nosaltres obtenim imatges bidimensionals. A partir d'aquestes imatges bidimensionals, utilitzant la computació i el processament d'imatges, podem obtenir models tridimensionals, com aquest. En aquest cas, es tracta d'un model tridimensional d'un ribosoma. Els ribosomes són tallers que sintetitzen proteïnes dins de la cèl·lula i nosaltres volem saber com funcionen els ribosomes en diferents condicions per a conèixer el seu funcionament”.
En la microscòpia electrònica es realitzen combinacions d'estructures i es poden realitzar observacions sobre l'aspecte dinàmic de les proteïnes. Per tant, estan molt prop del que ocorre en la realitat.
Coneixent l'estructura, es pot saber com funciona la proteïna i dissenyar fàrmacs per a activar-la o inhibir-la. L'estratègia per a desenvolupar noves vies de curació pot ser eficaç.
Buletina
Bidali zure helbide elektronikoa eta jaso asteroko buletina zure sarrera-ontzian