Enviado el viernes, 09 de octubre de 2009 15:39
Ramakrishnan, Steitz y Yonath han sido
premiados con el Nobel de Química de 2009
por sus descubrimientos seminales sobre la cristalografía de los ribosomas.
Hace nueve años, utilizando técnicas de alta resolución, encontraron la
respuesta a cómo los ribosomas intervienen en la síntesis de proteínas. Además
de su importancia en el conocimiento científico, sus estudios tienen una gran
relevancia en la salud, pues han permitido averiguar como funcionan muchos
antibióticos y sentar las bases para encontrar otros nuevos. En dos artículos
resumimos en el primero, escrito por Miguel
Vicente, el trabajo que ha merecido el premio y en el segundo la semblanza de uno de los premiados, Ramakrishnan, relatada por su amigo Rafael Giraldo.
Desde la imagen borrosa a la alta definición. La subunidad grande del ribosoma vista desde una resolución baja
(1998), de 9 amstrongs a la izquierda, pasando por una resolución media (1999),
5 amstrongs en el centro, y llegando (2000) a la alta resolución de 2,4
amstrongs a la derecha. Figura procedente de la información científica
disponible en las páginas de la Fundación Nobel.
Máquinas de hacer vida: ribosomas
Este artículo es una versión ampliada del
publicado en EL PAÍS.com el 8 de octubre de 2009.
autor: Miguel Vicente
Los ribosomas, encargados de ensamblar, uno
a uno, los aminoácidos que componen cada proteína, son los operarios más
complejos en el proceso de mantener la vida de las células. Vivimos gracias a
que la información heredada de nuestros padres, contenida en el ADN, se
convierte en moléculas, todas las que forman nuestras células y las hacen
funcionar. La información del ADN está escrita en un lenguaje que solo
entienden varias estructuras-ribosomas, polimerasas, ARNs - que en cada célula
se dedican a copiar, transcribir y traducir lo que allí se dice para
convertirlo en todo el contenido celular, en célula viva.
La estructura de los ribosomas no fue fácil
de determinar, cada uno está formado por dos subunidades de distinto tamaño. En
la de mayor tamaño es donde ocurre la reacción que añade un nuevo aminoácido al
anterior, mientras que la menor asiste en la colocación correcta de todos los
ingredientes para que cada uno ocupe el lugar preciso. Los ribosomas está
compuestos por demasiadas piezas (de proteína y de ácido ribonucleico) y,
aunque de tamaño submicroscópico, también son demasiado grandes para que las
técnicas usadas para averiguar la estructura del ADN los pudieran cartografiar.
Tras disponer de muchos datos y avances técnicos, los equipos de Ramakrishnan,
Steitz y Yonath determinaron el año 2000 cómo las distintas piezas encajan en
el gran rompecabezas.
Localización de ribosomas en una célula
con núcleo (eucariótica). En las células, ya sean bacterias (procarióticas) o eucarióticas, los
ribosomas son los encargados del último paso de la expresión de los genes, el
conjunto de procesos para convertir la información contenida en el ADN en las
proteínas que realizan las diversas funciones que la mantienen viva. En las células
eucarióticas, los ribosomas (las bolitas de color más oscuro) son muy abundantes en asociación con un complejo
sistema de membranas, el retículo endoplásmico, que facilita la comunicación
espacial.
El trabajo que Ada Yonath inició hacia 1980
fue crucial para conseguir cristales de ribosomas bacterianos con la calidad
necesaria para que se obtuvieran buenos datos con las técnicas de difracción de
rayos X capaces de revelar el lugar que los átomos ocupan en una estructura.
Fue dieciocho años después cuando el grupo de Steitz obtuvo alguna pista sobre
la estructura reconstruyendo la apariencia tridimensional a baja resolución de
una de las dos subunidades que forman cada ribosoma a partir de imágenes de
subunidades congeladas obtenidas al microscopio electrónico. La imagen
aproximada de la otra subunidad la obtuvo el grupo de Ramakrishnan, también en
1998. Al avance también contribuyó la utilización del sincrotrón como una mejor
fuente de radiación y datos genéticos que permitieron obtener algunas variantes
de ribosomas que eran más fáciles de observar. Estos resultados iniciales
permitieron avanzar con mayor rapidez, en sucesivas publicaciones se fue
mejorando la resolución de las imágenes y solo pasaron tres años para que entre
los tres grupos tuvieran una imagen de alta resolución del ribosoma completo.
Una de las sorpresas que se descubrió al ver
la estructura del sitio donde se produce el engarce de un aminoácido con otro
es que no es un receptáculo de proteína, como sucede con la mayor parte de las
moléculas catalíticas, las enzimas, que poseen las células, sino que lo que más
hay allí es ARN, el otro componente de los ribosomas. La observación inicial se
interpretó como que el ribosoma es una ribozima (un ARN catalítico), y que
posiblemente se conservó así desde el momento en el que la vida se iniciase en
un mundo de RNA, en el que este tipo de molécula, no solo llevaba la
información del ADN de un lado a otro, sino que tenía un importante papel
funcional. Pero los resultados posteriores han aclarado que la actividad del
ribosoma deriva de un terceto: uno de sus RNAs, una de sus proteínas, y otro
RNA al que va unido cada aminoácido y que se va quedando en el sitio del
ribosoma que ocupa la proteína naciente según crece. Cómo se originó la vida
parece pues algo más complejo de lo que en principio parecía.
Todas las células utilizan ribosomas para
producir proteínas, pero nuestros ribosomas son diferentes de los de las
bacterias, para empezar son de más tamaño. En esas diferencias se basa la
acción de varios antibióticos, la estreptomicina entre los más antiguos, que se
usó para combatir la tuberculosis, y el linezolid entre los más nuevos, que
bloquean la síntesis de proteínas en las bacterias y las matan, mientras que no
perjudican a nuestro cuerpo. Más o menos la mitad de los antibióticos que hoy
en día tenemos actúa sobre los ribosomas. Conocer su estructura a nivel atómico
enseguida permitió determinar muchos detalles sobre cómo funcionan varios
antibióticos y también sentar las bases para en el futuro encontrar otros
nuevos, algo cada vez más necesario para tratar a las bacterias que frente al
gran uso, y muchas veces el abuso o mal uso de estas medicinas se han hecho
resistentes a los tratamientos más comunes.
Venkatraman Ramakrishnan: premio Nobel de Química 2009
autor: Rafael Giraldo
La concesión de los Nobel,
primero el de Medicina, y tras él el de Química es un acontecimiento que al
llegar el otoño mantiene en vilo a los investigadores de todo el mundo. A veces
tenemos la suerte de no enterarnos por la prensa, ocurre cuando le dan el Nobel
a un amigo. Rafael Giraldo
nos relata cómo se enteró el pasado miércoles de que este año el Nobel de
Química fue para
su amigo Venkatraman Ramakrishnan.
Anteayer* llegó Israel Sánchez Fernández al laboratorio de Venkatraman Ramakrishnan en Cambridge, tras
finalizar en el Centro de Investigaciones Biológicas su Tesis doctoral,
con Antonio Romero y Guillermo Giménez, en temas de cristalografía.
Israel es un joven investigador excelente al que yo había
recomendado hacer una estancia postdoctoral con Venki, amistosamente le
llamamos Venki, hasta en la página web de su institución aparece con ese nombre...
A primera hora de ayer recibí un mensaje suyo, diciéndome que, en unos minutos,
anunciarían que mi amigo Venki Ramakrishnan había sido galardonado con el Nobel
de Química de este año...
¡Estoy aún emocionado!
Conozco a Venki desde que en
Cambridge compartimos laboratorio (junto con los miembros del equipo de Aaron
Klug) durante una estancia sabática suya en el Laboratorio de Biología
Molecular (el LMB)
que duró todo el año 1992, coincidiendo con mi primer año de postdoctoral allí.
De hecho, cometí uno de los peores errores de mi carrera científica cuando no
acepté su insistente oferta de irme con él a Utah al terminar mi postdoctoral
en el Reino Unido... en su lugar me volví a Madrid. ¡¡¡Hubiera puesto mis manos
en una historia que ya "olía" a ser de premio Nobel!!!.
Estructura cristalina tridimensional del ribosoma de la bacteria Thermus termophilus. Al tratarse de una bacteria, su ribosoma es del tamaño 70S
(es el valor que da una medida indirecta del tamaño, derivada de cómo
de rápidamente sedimentan las partículas según sea su masa), y está
formado por dos subunidades de 50S la mayor y de 30S la menor. El valor medido por sedimentación no solo depende de la masa sino del volumen y forma de la partícula resultante, por eso el tamaño aparente del ribosoma completo no alcanza la suma de las dos subunidades. Los ribosomas de nuestras células son mayores, 80S. La estructura, resuelta por el grupo de V. Ramakrishnan, muestra en color violeta las moléculas de ARN, mientras que en verde se muestran las proteínas asociadas a la subunidad mayor (50S) y en azul las que lo están a la menor (30S).REFERENCIA: Voorhees R.M., Weixlbaumer A., Loakes, D. Kelley, A.C., Ramakrishnan; V. (2009) Insights into substrate stabilization from snapshots of the peptidyl transferase center of the intact 70S ribosome. Nat. Struct, Mol. Biol. 16: 528-533.
A Venki lo invité a dar una conferencia en el antiguo edificio del CIB
justo antes de la mudanza en 2004 a nuestro nuevo edificio, precisamente para,
en recuerdo de David Vázquez, tener la ciencia de ribosomas, a su más alto nivel, de
vuelta en nuestro Instituto: para mi sorpresa, la mayoría del personal ignoraba
las hazañas de nuestro compatriota en ese campo... Como muestra, un botón: no
hay más que echarle un vistazo al artículo en la revista Cell de los de Cambridge en 2000, vamos, uno de los artículos
del Nobel
de Venki. En el forzosamente escueto listado de referencias hay tres de
trabajos de David. Después, en 2006, cuando estuve en la organización del
segundo
congreso de la FEMS en Madrid,
participó en un simposio que organicé, titulado “Las máquinas macromoleculares
microbianas”**, en el que él, nuevamente, brilló especialmente.
Venki es una persona modesta,
sencilla y encantadora en el trato. Siempre ha podido controlar ese lado oscuro
que se manifiesta cuando un científico es consciente de estar en “la gran
carrera del Nobel”. Tiene un agudo sentido del humor y una forma muy abierta de
encarar todo tipo de situaciones. Habla español desde su época de estudiante en
los Estados Unidos... lo que aprovecha para escribirme sus mensajes en nuestra
lengua. Recientemente superó exámenes de perfeccionamiento del español. Es
vegetariano estricto (¡algún defecto tenía que tener!: no conseguí ni que
probara el "arroz abanda" del restaurante St. James!). Su mujer,
Vera
Rosenberry, es una de las más prestigiosas autoras e ilustradoras americanas de
literatura infantil.
Al menos uno de sus dos hijos ha seguido la carrera artística, siendo ya un
reputado violoncelista.
Por cierto, es un placer añadido
que el Nobel de Medicina
haya caído en manos de quienes fundaron la biología molecular de los telómeros,
mi tema de trabajo
durante aquellos años de postdoctoral en Cambridge.
¡Ah!... Great times, great
place, great Science!...
* El martes 6 de octubre de 2009
**The microbial macromolecular machines: Linking structure and function in Microbiology.
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