Premio Nobel para las medusas

Como siempre el mar nos sorprende de forma inesperada. Algún día hablaré sobre la bioluminiscencia y sobre la ardora, un fenómeno ligado a la bioluminiscencia que los pescadores y la gente de mar conoce bien en nuestro planeta. Esa bioluminiscencia, bueno los que la han conseguido domar, acaba de recibir el premio Nobel.

Osamu Shimomura, Martin Chalfie y Roger Y. Tsie, han conseguido con sus investigaciones que se hayan generado numerosos animales transgénicos, desde ratones a cerdos pasando por conejos, gatos y peces, que expresan proteínas fluorescentes. Sus  aplicaciones son muy diversas en investigación biomédica y biotecnológica o incluso como exóticos animales de compañía. El marcaje con proteínas fluorescentes permite visualizar de forma no invasiva la evolución de tumores en animales de experimentación, simplemente observando la fluorescencia que emiten las células cancerosas al iluminar los animales vivos con luz del color adecuado.

La proteína verde fluorescente (Green Fluorescence Protein, GFP) ha existido durante más de 160 millones de años en los fotoórganos de una especie de medusa, Aequorea victoria. Los organismos bioluminiscentes son capaces de emitir luz transformando energía química en lumínica, como las luciérnagas, o bien mediante fluorescencia, absorbiendo luz de un determinado color (longitud de onda) y liberando la energía absorbida en forma de luz de una longitud de onda mayor.

La primera descripción de un organismo bioluminiscente data de muy antiguo y se debe a Cayo Plinio Segundo el Viejo (23-79 DC), quien describió en su Historia Natural la existencia de unas medusas en la bahía de Nápoles que resplandecían con una tonalidad verdosa al ser expuestas a la luz solar.

Shimomura quedó fascinado por la química de la bioluminiscencia y entre las décadas de 1960 y 1970 recopiló más de un millón de medusas en Friday Harbor (Isla de San Juan), estado de Washington. Dedicó los siguientes 40 años a examinar de forma meticulosa las proteínas encargadas del brillo. En los aproximadamente 300 foto-órganos de la medusa de cristal, Shimomura encontró una proteína, a la que llamó aecuorina, que producía luz azul, la cual posteriormente era convertida en luz verde por la acción de una proteína fluorescente verde (o GFP).

La estructura de la proteína verde fluorescente se determinó en 1996. Está constituida por 238 aminoácidos, que forman once cadenas beta, cuyo conjunto forma un cilindro, en el centro del cual se encuentra una hélice alfa.

La GFP original de la medusa posee dos picos de excitación: uno menor, a 475 nm, y uno mayor, a 395nm. Su pico de emisión está a 509 nm, en la zona verde del espectro.

Con técnicas de biología molecular, al alcance de cualquier laboratorio bioquímico, se puede unir el gen de la GFP al gen de la proteína que se desee, de tal forma que la célula que incorpore esta construcción expresará una proteína en la que se ha añadido la GFP a su secuencia original.

Hay otros cuatro científicos que son, en buena medida, responsables de haber convertido esta curiosa proteína brillante en la técnica de visionado más útil con la que contamos hoy en día. Douglas Prasher clonó el gen de la GFP y fue el primero en pensar en usarlo como proteína de etiquetado fluorescente. Sergey Lukyanov ganó la carrera de encontrar la primera proteína fluorescente roja, la cual encontró en los corales de un acuario de Moscú, y su investigación condujo al descubrimiento de las proteínas fluorescentes de otros múltiples organismos marinos. Desafortunadamente el Nobel solo se puede compartir como máximo entre tres personas, y a estos dos científicos se quedan sin la parte del premio (1 millón de euros) que les podría corresponder.

Sin embargo los otros dos, se unieron a Shimomura como nuevos laureados en química. Se tratan de Marty Chalfie, el primero en usar la GFP para iluminar bactérias y gusanos, y Roger Tsien, que está en la vanguardia de la investigación de proteínas fluorescentes desde 1994 y que ha creado una serie de proteínas fluorescentes cuyos colores abarcan todo el abanico del espectro visible.

Recientemente se han identificado otras proteínas fluorescentes: entre otras, la proteína amarilla fluorescente (conocida por su abreviatura en inglés YFP) o la roja (RFP) entre otras. Además, estas proteínas originales han sido modificadas para mejorar su funcionamiento. Uno de los resultados de estas mejoras es la proteína verde fluorescente mejorada (o EGFP, por sus siglas en inglés, «enhanced green fluorescent protein»).

Recomiendo la lectura de estos dos artículos:

La medusa y su proteína verde de JOAN C. FERRER en El País.

Este traducido de The little protein that glowed (autor: Marc Zimmer) y recogido aquí.

Este cerdo tiene el morro fluorescente, espero que no se lo pise…