Proteínas espidas
As proteínas son imprescindibles para a vida, xa que participan na maioría das funcións que desempeñan as células do noso organismo. É máis, as enfermidades teñen que ver directamente coas proteínas, xa que están causadas por proteínas que funcionan de forma innecesaria ou no momento.
No centro de investigación CICbioGune observan proteínas para coñecer a estrutura. Coñecendo a forma, é posible desenvolver fármacos que poidan influír no funcionamento das proteínas.
As proteínas participan na maioría das funcións das células do corpo humano, polo que son imprescindibles para a vida.
A función principal dos investigadores do Departamento de Bioloxía Estrutural de CIC bioGUNE é analizar as proteínas, descubrir a súa estrutura.
Pero, para que?
Adriana Vermellas, CIC bioGUNE
“Si tes unha enfermidade, iso ten que ver cunha proteína que non funciona ben ou que funciona cando non o necesita. O funcionamento da proteína está relacionado coa forma tridimensional da proteína. Si entendemos a forma das proteínas, podemos deseñar os compostos que se pegarán á proteína para que funcione cando teña que funcionar ou quede cando teña que parar”.
Coñecer a estrutura das proteínas pode, por tanto, converterse nunha ferramenta para desenvolver novas vías de curación.
Por suposto, para poder analizar as proteínas, primeiro hai que adquirilas.
En CIC bioGUNE utilizan bacterias modificadas xeneticamente para obter a proteína que se quere investigar. En primeiro lugar, prepárase o líquido de cultivo no que as bacterias crecen e dánselle as condicións axeitadas para a súa reprodución: alimentos, temperatura necesaria e osíxeno.
Para extraer proteínas das bacterias pódense utilizar diferentes técnicas. Este dispositivo, por exemplo, rompe a membrana das células bacterianas mediante o uso de ultrasonidos. Así, as proteínas libéranse.
Para o estudo das proteínas existen varias técnicas e utilízase a combinación de varias técnicas. Unha delas é a cristalografía, a difracción de raios X que proporciona información de alta definición sobre a estrutura das proteínas.
Para poder utilizar esta técnica é imprescindible cristalizar as proteínas.
Adriana Vermellas, CIC bioGUNE
“Debaixo poño a solución, e na pinga a proteína e outra disolución. Pecho o sistema, e co tempo concentro a mostra e agardo a que se forme o cristal, como ocorre cando se xea a auga. Cambiando unha variable, a temperatura, a auga convértese en xeo. Aquí movo outras variables para que a proteína se organice en forma de cristal. Cambio o ph, a temperatura, a concentración de sal... e para poder facer todo iso, teño que facer moitos ensaios”.
Para iso utilízanse robots de cristalización. Os robots utilizan mostras de nanolitro e realizan miles de combinacións de forma automática, ata que en poucas delas as proteínas transfórmanse en cristais.
Adriana Vermellas, CIC bioGUNE
“A través do robot, collo mostras deste grupo principal. Vén o robot, absorbe a solución —e cada disolución é diferente—, pásaa a este grupo, onde xa teño 96 ensaios. Cando o deixa na placa, o robot deixa a solución debaixo. Xa teño a metade do ensaio e agora teño que pasar a proteína. Para iso utilizo leste outro robot que reparte proteínas. Este robot pode repartir até 50 nanolitros de proteínas, o que é moi pouco. Por tanto, con 15 micro-proteínas podo facer 100 ensaios, antes podía facer 15”.
Este é un viveiro de cristal, un lugar onde os cristais poden crecer a unha temperatura de 21 graos centígrados. Para facer o seguimento das proteínas, cada placa ten un código, e cada vez faise unha foto de cada pinga.
Cando os cristais son grandes, pódense coller directamente e levalos aos raios X, pero cando son pequenos, hai que repetir o ensaio, pero con máis cantidade.
Adriana Vermellas, CIC bioGUNE
“Podo escalar o ensaio a pingas máis grandes. Para que? Para facilitar a manipulación dos cristais, porque teño que sacar os cristais da pinga, teño que pescar e conxelalos en nitróxeno para levalos aos raios X”.
Os cristais introdúcense na máquina de raios X e realízaselles unha radiografía. Ao estar colocadas simétricamente, as proteínas crean planos moleculares que actúan como espellos, de maneira que cambian a dirección do feixe de raios X cando se golpea no cristal. Os cálculos matemáticos por computador determinan a estrutura da proteína.
A aula de Resonancia Magnética é unha das instalacións máis curiosas de CIC bioGUNE. A instalación construíuse tras a construción do edificio.
Óscar Millet, CIC bioGUNE
“Agora estamos baixo terra, porque estes dispositivos están sobre os cimentos. Cada unha delas conta cunha columna de formigón totalmente separada dos cimentos do edificio para evitar as vibracións”.
Tamén se controla a temperatura e as oscilacións non poden ser maiores que medio grao; tamén se controla a humidade, o dióxido de carbono, etc.
Estes dispositivos de resonancia utilizan basicamente a mesma técnica que os dispositivos de diagnóstico clínico, pero aplicados a cousas moi pequenas.
Tammo Diercks, CIC bioGUNE
“Esta é a única tecnoloxía que nos permite analizar as proteínas ou as moléculas e as súas estruturas con resolución atómica e en disolución, en estado líquido. Trátase dun colector grande cheo de material criogénico, que contén nitróxeno líquido do exterior a unha temperatura de -198 graos centígrados. Isto non é suficiente para conseguir a superconductividad da bobina, o núcleo do imán. Entón, dentro do colector que contén nitróxeno líquido hai outro que contén helio líquido. Isto arrefría até -270 graos, o que permite que a bobina que se atopa no seu interior sitúese en superconductividad. Desta maneira podemos conseguir un campo magnético, moi estable, potente e homoxéneo”.
Óscar Millet, CIC bioGUNE
“Cada un dos átomos sitúase en función do que lle rodea no espectro; é dicir, dinos quen é e onde está. Por exemplo, aquí temos a imaxe dunha proteína e algúns sinais. Cada unha destes sinais corresponde a un átomo dun dos aminoácidos. As proteínas están formadas por aminoácidos e os aminoácidos por átomos. Dependendo do lugar onde se sitúen, sabemos que aminoácido é, que aminoácido ten ao seu lado e que aminoácido pode estar cerca. Por tanto, proporciónanos información sobre a estrutura. Cando temos o modelo da estrutura, para nós é fácil saber, por exemplo, como interactúa a nosa proteína cun fármaco”.
A microscopia electrónica constitúe o trío de técnicas de observación de proteínas de CIC bioGUNE.
Mikel Valle, CIC bioGUNE
“No noso grupo utilizamos o microscopio para calcular a estrutura tridimensional de proteínas e outras moléculas biolóxicas. Na parte superior do microscopio temos un canón que emite electróns que atravesan toda a columna do microscopio, incluíndo as nosas moléculas a esta altura, e nós obtemos imaxes bidimensionales. A partir destas imaxes bidimensionales, utilizando a computación e o procesamiento de imaxes, podemos obter modelos tridimensionais, como leste. Neste caso, trátase dun modelo tridimensional dun ribosoma. Os ribosomas son talleres que sintetizan proteínas dentro da célula e nós queremos saber como funcionan os ribosomas en diferentes condicións para coñecer o seu funcionamento”.
Na microscopía electrónica realízanse combinacións de estruturas e pódense realizar observacións sobre o aspecto dinámico das proteínas. Por tanto, están moi preto do que ocorre na realidade.
Coñecendo a estrutura, pódese saber como funciona a proteína e deseñar fármacos para activala ou inhibila. A estratexia para desenvolver novas vías de curación pode ser eficaz.
Buletina
Bidali zure helbide elektronikoa eta jaso asteroko buletina zure sarrera-ontzian