En los albores de este milenio, las ciencias biológicas alumbraron algo más que la primera secuencia de nuestro común genoma. En tres partes distantes del globo, la Universidad de Yale (en New Haven, Estados Unidos), el Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigaciones Médicas (en Cambridge, Reino Unido) y el Instituto Weizmann (Rehovot, Israel), los grupos de investigación liderados por los doctores <strong>Tom Steitz</strong>, <strong>Venki Ramakrishnan</strong> y <strong>Ada Yonath</strong>, respectivamente, resolvieron un enigma de una complejidad tal que era considerado, hasta entonces, <em>el Grial</em> de la Biología: la estructura tridimensional del ribosoma.
El ribosoma, cuya presencia es universal en el citoplasma de todos los organismos, es central en Biología, pues se encarga de la
traducción: la decodificación final del mensaje genético, portado por el ARN mensajero (que genera, a su vez, el enzima ARN polimerasa como
copia legible del ADN de los genes), en proteínas. Éstas últimas son protagonistas principales en la construcción de estructuras biológicas, en la regulación genética y en la catálisis de las reacciones del metabolismo.
Nuestro experto
traductor es un complejo formado por tres largas moléculas de ARN y unas 50 proteínas distintas, que se agrupan en dos subpartículas diferenciadas (la mayor, o 50S, y la menor, o 30S). En términos relativos, es enorme: su masa, aún en la variante más sencilla bacteriana, ronda 2.5 millones de veces la del átomo más pequeño. Esas gigantescas dimensiones hacían que la determinación de su estructura tridimensional, clave para entender la síntesis de proteínas, por medio de la más potente de las metodologías disponibles (la difracción de rayos-X en cristales de biomoléculas) fuera
uno de los sudokus más difíciles de la Biología.
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| Una década de investigación sobre el ribosoma, llena de descubrimientos de extraordinaria importancia realizados, principal pero no exclusivamente, en los tres laboratorios mencionados, ha supuesto un verdadero filón de hallazgos básicos y ha abierto nuevas perspectivas biomédicas y biotecnológicas |
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Resolverlo es precisamente el reto que asumieron los laboratorios de los ahora premiados... ¡y lo superaron brillantemente!: Yonath, con la obtención de los primeros cristales de calidad, en principio de las partículas por separado y luego del ribosoma completo; Ramakrishnan, con la resolución de la estructura de la partícula 30S y, posteriormente, de múltiples estados funcionales del ribosoma completo; y Steitz, con la primera aproximación a la obtención de fases (la pieza clave perdida, imprescindible para interpretar los datos de difracción) que le condujeron a la resolución de la estructura de la partícula 50S.
Desde entonces, una década de investigación sobre el ribosoma, llena de descubrimientos de extraordinaria importancia realizados, principal pero no exclusivamente, en los tres laboratorios mencionados, ha supuesto un verdadero filón de hallazgos básicos y ha abierto nuevas perspectivas biomédicas y biotecnológicas:
- Se han desarrollado metodologías para la obtención y refinado de fases cristalográficas, que han hecho accesible la resolución de estructuras biológicas de complejidad creciente.
- Se ha ampliado extraordinariamente nuestro conocimiento sobre la diversidad estructural del ARN que, hasta ese momento, se circunscribía a un reducido número de fragmentos de pequeño tamaño.
- Se han diseccionado, con detalle verdaderamente molecular, las distintas etapas en el proceso de traducción del ARN mensajero, incluyendo la participación de los adaptadores (ARN de transferencia) y de una plétora de factores proteicos de iniciación, elongación y terminación, así como la definición de estados dinámicos intermedios.
- Se ha dilucidado que una de las reacciones bioquímicas esenciales y, posiblemente, más primitivas evolutivamente, la formación del enlace peptídico que engarza los aminoácidos que componen las cadenas de las proteínas, la realiza el ARN ribosómico de la partícula 50S por sí mismo, sin contribución directa de proteína alguna. El ribosoma es, pues, una ribozima.
- Gran parte de los antibióticos que utilizamos para combatir las infecciones bacterianas encuentran sus dianas en el ribosoma. Las estructuras de ribosomas cristalizados junto con antibióticos han permitido no sólo comprender mejor el mecanismo de acción de éstos, sino también emprender programas de diseño racional de nuevas moléculas, con las que se espera superar el alarmante problema de la emergencia de resistencias bacterianas a dichos agentes terapéuticos.
Cuando en el año 2006 el Premio Nobel de Química recayó en la persona de Roger Kornberg por sus estudios sobre las bases estructurales de la síntesis de ARN en las células, resultaba evidente que no pasarían muchos años sin que el estudio estructural del proceso de traducción fuera galardonado. Así ha sido en 2009. Sin embargo, en este caso el número de posibles candidatos era mucho mayor: a los nombres de los tres premiados podrían, en perfecta justicia, haberse unido los de Harry Noller (arquitectura global del RNA ribosómico), Peter Moore (obtención de fases cristalográficas) o Joachim Frank (dinámica estructural del ribosoma mediante microscopía electrónica), entre otros? ¡una vez más la tiranía de las bases del Premio, que limitan a tres el número de galardonados!. Todos ellos dirigen ahora sus miradas hacia un nuevo Grial: la estructura del ribosoma eucariótico, aún más compleja que la del bacteriano.
Finalmente, al lector ávido de conocer más sobre el ribosoma, con la seguridad de que disfrutará con las estéticas e impactantes imágenes de estos gigantes biomoleculares en acción, le recomiendo visitar las páginas web de los grupos de Steitz y Ramakrishnan.
