Cazadores de proteínas

Poco días después de la presentación oficial de la lectura casi completa de la molécula de ADN y aún con los sofocos del esfuerzo, Craig Venter, director de Celera Genomic, la compañía privada de California que, junto al consorcio público internacional, ha secuenciado nuestro genoma, anunció su siguiente reto: completar el proteoma humano. Las proteínas son con diferencia las macromoléculas más abundantes en la célula: en la mayoría de los seres vivos constituyen el 50 por 100 o más del peso seco. En definitiva, constituyen el producto final de los genes. Dentro de la molécula de ADN se hallan impresos los entre 30.000 y 40.000 genes que contienen la información básica de la esencia física y mental de la especie humana. No hay que olvidar que un gen no es otra cosa que una frase formada por la combinación de letras químicas en un orden preciso que dicta a la maquinaria celular qué proteína tiene que fabricar, ya sea un enzima para catalizar una reacción bioquímica, un neurotransmisor que inhiba o propicie un proceso mental o una hormona que regule la actividad de un órgano.

Mientras que los genes ejercen su función mediante esta expresión génica, es decir, regulando la cantidad de producto proteico que se sintetiza, en qué tejidos se lleva a cabo y en qué instante, las proteínas son los actores celulares. Por tanto, la comprensión básica de la función de las proteínas resulta esencial para tener una visión completa del proceso genético, y viceversa. No menos importante es el papel que genes y sus productos proteicos juegan en la salud y la enfermedad: si un gen es defectuoso o sufre una mutación, la proteína que sintetiza no ejerce su cometido biológico y, si un gen es anulado o silenciado, el desbarajuste celular puede llegar a ser letal.

Proyecto Genoma y Proyecto Proteoma se complementan. Sin la consecución del primero sería prácticamente imposible abordar el segundo. Indudablemente, la lectura de los 3.200 millones de letras que componen nuestra herencia y que ahora toca a su fin ha sido el fruto de una política científica emprendedora, de una mentalidad de consorcio competitiva y de una apuesta económica de futuro sin precedentes en los sectores públicos y privados. Este espíritu emprendedor y visionario es lo que ha hecho posible romper todas las previsiones y tener sobre la mesa secuenciado el ADN humano mucho antes de lo esperado. El matrimonio de conveniencia entre la biología y la informática ha sido el artífice que ha hecho el milagro: sin la ayuda de los potentes secuenciadores automatizados, los científicos aún andarían por las primeras páginas del libro de la vida.

Pero no hay que llevarse a engaños, el interés de la ciencia por desentrañar los misterios que encierra la hélice de ADN va más allá que el mero conocimiento de nuestra intimidad genética. Aparte de las loables aplicaciones biomédicas que surgirán del conocimiento de la herencia humana, están en juego unos poderosos intereses económicos y financieros; los avances en genética ya cotizan en bolsa y los genes se convierten en acciones. Quienes sepan poner la información genética al servicio de la medicina tendrá la hegemonía comercial de los procedimientos genéticos que usen las ciencias médicas en muchas décadas. Desde luego, no serán los europeos los que lleven las riendas.

Por culpa de los políticos y de la banca, el papel que ha jugado Europa en la secuenciación del genoma humano ha sido testimonial. Solamente Gran Bretaña, Francia y Alemania han participado de forma activa. Como ha señalado el doctor Ramón Cacabelos, director del Centro de Investigación Biomédica Euroespes, en La Coruña, lo que ahora no invirtamos en desarrollo científico lo tendremos que pagar en años venideros con altos intereses comprando tecnología a Estados Unidos o a Japón los países que encabezan el Proyecto Genoma.

Sin duda alguna, el Viejo Continente ha sido incapaz de subirse al tren del progreso. Ahora, los científicos europeos, maniatados por una política científica anacrónica y mediocre, no quieren que el siguiente convoy, tirado por la locomotora de la proteómica, les deje de nuevo en tierra. Ésta es la principal conclusión que puede extraerse del encuentro científico celebrado en el Campus de la Universidad Autónoma, en Cantoblanco, para debatir la creación del Centro de Investigación Interdisciplinar en Biocomputación y Física de Sistemas Complejos, una iniciativa, dicho sea de paso, surgida en la Universidad de Zaragoza y apoyada por el Gobierno Autónomo de Aragón, científicos del CSIC y otras instituciones que trabajan dentro y fuera de nuestro país.

Para el abordaje del PPH es preciso la coordinación de los biólogos y los físicos. Hay que tener presente que el estudio de las proteínas es un reto más complejo y laborioso que el estudio del ADN. En principio, todas las proteínas muestran siempre un patrón sencillo. Así es, una proteína no es otra cosa que una secuencia de moléculas ricas en nitrógeno denominadas aminoácidos. Alanina, glicina, serina y ácido glutámico son algunos de los 20 aminoácidos que sirven de ladrillos para edificar las sustancias proteicas. Puesto que éstas son a menudo polímeros muy largos, y si además tenemos presente que cada posición puede venir ocupada por cualquiera de los 20 aminoácidos, las posibles combinaciones proteicas son abrumadoras. Por suerte, los organismos sólo fabrican una pequeña fracción de la teóricamente plausible.

La bacteria Echerichia Coli, por poner un ejemplo, contiene en cualquier momento dado de 600 a 800 tipos distintos de proteína en acción, y una célula típica de nuestro cuerpo posee trabajando en su interior unos 100 millones de moléculas de proteína, de unas 10.000 clases diferentes. Resulta pues fácil adivinar que la pesca de una molécula proteica en el océano celular no es moco de pavo. Como confiesa Juan Pablo Albar, director del laboratorio de Proteómica, del Centro Nacional de Biotecnología en Madrid, el proteoma es un elemento altamente dinámico ya que sus componentes varían en un organismo, tejido, célula o compartimento celular dados en respuesta a los estímulos del entorno y las necesidades del momento. La labor de los proteómicos se complica si se tiene en cuenta que las proteínas tienen la capacidad natural de modificarse químicamente por un mecanismo que escapa al control genético: una proteína recién fabricada puede experimentar de 300 a 400 modificaciones, como fosforilaciones y acetilaciones. Es por ello por lo que los científicos no se enfrentan a una proteína como tal, sino a especies proteicas.

De forma ilustrativa, se puede comparar la labor del experto en proteómica con la de un fotógrafo deportivo que tuviera que recoger los momentos críticos de un partido de fútbol en el que los equipos contrincantes estuvieran formados por miles de jugadores. El cometido de los proteómicos es tomar la instantánea en un momento de la vida de una célula y ver en el cliché qué está sucediendo a nivel molecular: identificar las proteínas que hay presentes, determinar su proporción, concretar en qué proceso biológico participan y averiguar cómo interactúan entre sí. La composición del cóctel proteico puede variar de forma radical en cuestión de fracciones de segundo. De este modo, una secuencia de instantáneas puede decir mucho acerca de la cascada de reacciones bioquímicas que están sucediendo ante un estímulo o necesidad celular. Con estos clichés, los biólogos empiezan a comparar el estado proteico celular en situaciones normales y patológicas. Las aplicaciones biomédicas son inminentes: los científicos podrán diseñar fármacos que actúen directa y selectivamente sobre las proteínas implicadas en una enfermedad.

Para llevar a buen puerto el Proyecto Proteoma Humano, los biólogos necesitan como nunca de la estrecha colaboración de los bioinformáticos. El inconmensurable volumen de datos que emergen del análisis proteico solo pueden ser manejados por potentes ordenadores.