El Premio Nobel de Química de este año 2012 ha sido concedido a los científicos estadounidenses Robert J. Lefkowitz y Brian Kobilka por "sus estudios sobre los receptores acoplados a proteínas G" (GPCRs, de sus siglas en inglés).
La sabiduría edificó su casa, labró sus siete columnas (Proverbios 9:1)El primero de ellos, de la Universidad de Duke (Carolina del Norte, EE.UU.), lleva más de cuatro décadas dedicado al estudio de estas proteínas y se le considera como el fundador de la disciplina. El segundo, que en la actualidad trabaja en la Universidad de Stanford (California, EE.UU.), se inició en el tema precisamente como discípulo de
Lefkowitz, allá por los años 80, y ha hecho contribuciones esenciales para la comprensión del funcionamiento de esta amplia familia de proteínas, principalmente en cuanto a su clonación y a la determinación de su estructura cristalina.
Kobilka, además es un ejemplo de tenacidad, pues la empresa de cristalizar el primero de estos receptores se reveló tan ardua que incluso se le llegó a retirar la financiación que recibía por parte de la Fundación Howard Hughes, debido a la falta de resultados. Una decisión que seguro que ahora lamentan. En estos tiempos tan turbulentos para la Ciencia en España, ¿cuántas buenas ideas se estarán desperdiciando por la carencia de una política científica adecuada? La labor de ambos, además, ha tenido importantes repercusiones farmacológicas y, consecuentemente, económicas. Baste citar, como ejemplo, los conocidos β-bloqueantes, a los que seguro que más de uno de los lectores de estas líneas habrá recurrido en situaciones de ansiedad moderada. O la cafeína, cuya utilización ha revolucionado los hábitos de lo que solemos denominar como el "mundo occidental" y que hoy sabemos que actúa a través de uno de estos
GPCR.
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| El mantenimiento de la compleja red de relaciones químicas que es capaz de sustentar la existencia de un ser vivo se basa, en gran medida, en la existencia de estos GPCRs que tan sabiamente ha sabido diseñar la Naturaleza y que hoy conocemos gracias al trabajo de los galardonados este año con el Premio Nobel de Química |
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Una célula se puede definir como un compartimento en el que se alojan las instrucciones y los mecanismos necesarios para el funcionamiento de un ser vivo que, a la vez, se mantienen aislados del exterior por una membrana semipermeable, formada por lípidos. Una membrana que supone una barrera a través de la cual no puede pasar fácilmente el agua, ni las sustancias solubles en este disolvente. Gracias a ella, células contiguas pueden desarrollar funciones diferentes, por ejemplo, porque mantienen su individualidad. Pero las células no viven aisladas, sino rodeadas por un medio externo cambiante y, efectivamente, en contacto con otras células, del mismo o de otros organismos. Por tanto, necesitan detectar los cambios y comunicarse entre ellas para responder adecuadamente, y hacerlo al unísono. Y todo ello sin que desaparezca la membrana celular que mantiene su integridad estructural y funcional. Los receptores son precisamente las moléculas que permiten la transmisión de las señales que llegan desde el exterior de la célula hasta su interior, desencadenando la respuesta adecuada. Obviamente, estos receptores se localizan en la membrana.
Los GPCRs representan el principal de estos mecanismos de comunicación celular, como demuestra el hecho de que sólo en el ser humano haya más de 1000 tipos distintos, casi la mitad de ellos dedicados a la recepción de las moléculas que detectamos mediante el olfato. Se trata de proteínas que mantienen un patrón estructural común consistente en siete segmentos consecutivos que, adoptando una estructura helicoidal, atraviesan la membrana. Así, a través de estas siete columnas proteicas, de estos siete muelles moleculares, se pone en contacto el exterior con el interior celular, sin comprometer la integridad de las células. Por este motivo, esta familia de proteínas también se conoce como la de los receptores de siete segmentos transmembrana (7TM, del inglés). Los segmentos de conexión entre ellos constituyen los dominios intra y extracelular de cada uno y son los responsables de su especificidad. Cada dominio extracelular reconoce una única señal específica (en realidad, reconocen una familia de señales parecidas) y cada dominio intracelular activa una respuesta concreta. De esta forma, manteniendo una arquitectura general común a todos los receptores 7TM se puede conseguir una casi infinita variedad de respuestas celulares distintas.
En la mayoría de los casos, la cara intracelular de los GPCRs conecta con otra familia de proteínas que ya fue objeto de un Premio Nobel anterior (en 1994), las proteínas G. De ahí su nombre. Estas proteínas se encargan de propagar y amplificar la información necesaria dentro de las células, en forma de complejas reacciones químicas, para que tenga lugar la respuesta adecuada. Es la parte exterior del receptor la que detecta los cambios específicos, las señales, y esta información es transmitida al interior celular a través de modificaciones estructurales en los segmentos transmembrana, que actúan como si fuesen un eficaz resorte molecular. Se dice que el receptor pasa de un estado de reposo (o inactivo) a uno activo, en el que es capaz, a su vez, de activar a la proteína G específica para amplificar la señal.
La información que llega a los receptores es muy variada y lo hace en forma de moléculas químicas o de señales físicas. Por ejemplo, la luz. O las hormonas. O la comida. Cada receptor es capaz de detectar señales específicas de forma que lo que ocurre es que cada sutil cambio los involucra en una compleja red de interacciones que subyacen a lo que conocemos como los sentidos: ver, oler, saborear,... incluso la sensación de saciedad. Los cambios hormonales y la transmisión nerviosa también están basados en gran medida en interacciones de este tipo. Y todo ello actuando de forma concertada; según una perfecta comunicación intercelular, en la que cada cambio tiene su porqué y su finalidad.
En definitiva, el mantenimiento de la compleja red de relaciones químicas que es capaz de sustentar la existencia de un ser vivo se basa, en gran medida, precisamente en la existencia de estos GPCRs y sus siete columnas proteicas transmembrana que tan sabiamente ha sabido diseñar la Naturaleza y que hoy conocemos, en gran parte, gracias al trabajo de los galardonados este año con el Premio Nobel de Química.
Referencias
"The Nobel Prize in Chemistry 2012". Nobelprize.org. 20 Oct 2012
www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/2012 M. Audet y M. Bouvier (2012) Restructuring G-protein-coupled receptor activation. Cell 151, 14-23.
L.E. Limbird (2004) The receptor concept: A continuingevolution. Molecular Interventions 4, 326-336.
F. Mayor Menéndez (2912) El lenguaje de la comunicación entre células. (
sociedad.elpais.com/sociedad/2012/10/16/actualidad/1350402665_260949.html). El País, Sociedad, 17 de octubre de 2012.
