“Estamos hechos de proteínas, somos proteínas”

En la ciencia también hay cenicientas y brujas, temas que fascinan y se roban la atención mientras otros son relegados y menospreciados. Si el ADN y los genes han sido el secreto de la vida que todos quieren develar y entender, las proteínas no han gozado de tan buena y sana popularidad. ¿Sabe usted la importancia de las proteínas para la vida?, ¿sabía que la mayoría de las enfermedades que sufre el ser humano tienen como base la modificación de una proteína de los cerca de 100 mil tipos que tiene el cuerpo?

Las proteínas son la expresión de los aproximadamente 25 mil genes con que cuenta el ser humano, a través de un proceso denominado traducción el cual decodifica el ARN mensajero. Estas macromoléculas están formadas por 20 diferentes tipos de aminoácidos y pueden combinarse de cualquier forma y secuencia, millones de posibilidades; la secuencia más grande conocida en el humano tiene alrededor de 30 mil aminoácidos y se conoce como Titin o connectin. Debido a su importancia, nació la ciencia encargada de analizar estas macromoléculas, la proteómica.

La bióloga y magíster en ciencias biológicas, investigadora de BIOS, Andrea González Muñoz, explicó que “una proteína expresa el material genético y tiene las instrucciones del funcionamiento de una célula y ésta realiza actividades específicas y variadas para su mantenimiento”.

Así mismo, Andrew J. Nightingale Ph.D en bioinformática y bioquímica del EMBL-EBI, quien visitó a BIOS en el marco de un curso financiado por el proyecto de regalías Caldas BIO-región, en el uso del repositorio mundial de proteínas, UniProt, aseguró que “estamos hechos de proteínas, somos proteínas, son esenciales para la comunicación entre células, la forma en que se regulan y diferencian”.

Estas biomoléculas tan especiales cumplen funciones variadas y específicas. Por ejemplo, unas hacen mantenimiento de las estructuras celulares, otras (enzimas) catabolizan las reacciones, algunas obtienen energía para la célula, y otras replican el material genético.

“Anteriormente se pensaba que el ser humano era muy complejo y que su genoma era larguísimo, pero hemos visto organismos mucho más pequeños que nosotros y mucho más complejos (a nivel genético)”, el entendimiento de la forma en que las proteínas se expresan, comportan y funcionan es indispensable para comprender la vida, confirmó Jael García Catro, M.Sc. Ingeniería de Sistemas y Computación del EMBL-EBI, también docente de dicho curso.

Un gen puede codificar distintos tipos de proteínas, un organismo, pongamos al humano como ejemplo, cuenta con unos 25 mil genes, lo que significa que puede tener el triple o incluso el cuádruple de proteínas, explicó González Muñoz. En ocasiones hay una mutación, es decir, un cambio de una base nucleótida por otra desde el material genético, y cuando este gen expresa la proteína, influye para que no codifique determinado aminoácido sino otro y eso cambia completamente su funcionamiento.

Las mutaciones se dan en el material genético por diferentes razones, efectos ambientales, la evolución en sí o herencia de nuestros predecesores, explicó Catalina Álvarez, Magíster en Ingeniería Química e investigadora de BIOS.

Nightingale confirmó que la variación de incluso un aminoácido en una proteína puede tener consecuencias catastróficas en las células y generar enfermedades como la hemofilia o la anemia calciforme. Por otra parte, también se pueden dar mutaciones que no interfieren en el funcionamiento de la célula, y por tanto no la afectan.

A pesar de que constantemente se están estudiando nuevas y complejas proteínas, queda mucho por recorrer. Jael García Catro, M.Sc habló por ejemplo, del repositorio central de datos sobre proteínas que recopila información de libre acceso a nivel mundial, UniProt, un conjunto de bases de datos, donde se puede acceder a secuencias completas y a las anotaciones que explican sus funciones. “No es una tarea sencilla. Por ejemplo, mientras que en UniProt tenemos alrededor de 65 millones de proteínas, solo 500 mil de esas han sido manualmente curadas (validadas experimentalmente en laboratorios), entonces solo esas son las de altísima calidad, el resto, han sido obtenidas por medios computacionales”.

Diseño racional de medicamentos e ingeniería metabólica

Los enfoques investigativos actuales se centran en entender las estructuras funcionales de las proteínas, cuáles son sus interacciones y qué ocurre cuando hay mutaciones. El diseño racional de medicamentos intenta responder estas preguntas para generar tratamientos que vayan a los sitios activos de la proteína para inhibir, desinhibir o regular una función.

Mientras que la medicina personalizada busca analizar el estado de salud de una persona desde lo genético, sus características físicas, fisiológicas y metabólicas, el diseño racional de medicamentos está acoplado a ésta en la búsqueda de “desarrollar o mejorar fármacos que tengan una acción optimizada en el tratamiento de una enfermedad”, dijo Catalina Álvarez.

En un artículo publicado por el European Journal of Pharmacology acerca de este tema, se afirma que el diseño racional de medicamentos se puede aplicar a una gran variedad de enfermedades e incluso como herramienta para prevención. Esto, unido con el análisis del perfil genético no solo sirve para identificar genes que se deben suprimir para evitar las afecciones, sino también identificar las expresiones generadas luego del uso de medicamentos.

Otro foco investigativo es la ingeniería metabólica. Cuando una proteína tiene relación directa con una enfermedad, no solo se busca un fármaco que actúe sobre ésta sino que se aísla la macromolécula, se estudia su funcionamiento y se modifica la estructura de la misma para que genere el efecto deseado.
Siempre hemos escuchado acerca de los genes y de los miles de secretos que guardan, pero sin duda alguna, mientras el ADN representa las letras de la vida, las proteínas son el libro de la existencia.

*Unidad de Comunicaciones - BIOS

En la ciencia también hay cenicientas y brujas, temas que fascinan y se roban la atención mientras otros son relegados y menospreciados. Si el ADN y los genes han sido el secreto de la vida que todos quieren develar y entender, las proteínas no han gozado de tan buena y sana popularidad. ¿Sabe usted la importancia de las proteínas para la vida?, ¿sabía que la mayoría de las enfermedades que sufre el ser humano tienen como base la modificación de una proteína de los cerca de 100 mil tipos que tiene el cuerpo?

Las proteínas son la expresión de los aproximadamente 25 mil genes con que cuenta el ser humano, a través de un proceso denominado traducción el cual decodifica el ARN mensajero. Estas macromoléculas están formadas por 20 diferentes tipos de aminoácidos y pueden combinarse de cualquier forma y secuencia, millones de posibilidades; la secuencia más grande conocida en el humano tiene alrededor de 30 mil aminoácidos y se conoce como Titin o connectin. Debido a su importancia, nació la ciencia encargada de analizar estas macromoléculas, la proteómica.

La bióloga y magíster en ciencias biológicas, investigadora de BIOS, Andrea González Muñoz, explicó que “una proteína expresa el material genético y tiene las instrucciones del funcionamiento de una célula y ésta realiza actividades específicas y variadas para su mantenimiento”.

Así mismo, Andrew J. Nightingale Ph.D en bioinformática y bioquímica del EMBL-EBI, quien visitó a BIOS en el marco de un curso financiado por el proyecto de regalías Caldas BIO-región, en el uso del repositorio mundial de proteínas, UniProt, aseguró que “estamos hechos de proteínas, somos proteínas, son esenciales para la comunicación entre células, la forma en que se regulan y diferencian”.

Estas biomoléculas tan especiales cumplen funciones variadas y específicas. Por ejemplo, unas hacen mantenimiento de las estructuras celulares, otras (enzimas) catabolizan las reacciones, algunas obtienen energía para la célula, y otras replican el material genético.

“Anteriormente se pensaba que el ser humano era muy complejo y que su genoma era larguísimo, pero hemos visto organismos mucho más pequeños que nosotros y mucho más complejos (a nivel genético)”, el entendimiento de la forma en que las proteínas se expresan, comportan y funcionan es indispensable para comprender la vida, confirmó Jael García Catro, M.Sc. Ingeniería de Sistemas y Computación del EMBL-EBI, también docente de dicho curso.

Un gen puede codificar distintos tipos de proteínas, un organismo, pongamos al humano como ejemplo, cuenta con unos 25 mil genes, lo que significa que puede tener el triple o incluso el cuádruple de proteínas, explicó González Muñoz. En ocasiones hay una mutación, es decir, un cambio de una base nucleótida por otra desde el material genético, y cuando este gen expresa la proteína, influye para que no codifique determinado aminoácido sino otro y eso cambia completamente su funcionamiento.

Las mutaciones se dan en el material genético por diferentes razones, efectos ambientales, la evolución en sí o herencia de nuestros predecesores, explicó Catalina Álvarez, Magíster en Ingeniería Química e investigadora de BIOS.

Nightingale confirmó que la variación de incluso un aminoácido en una proteína puede tener consecuencias catastróficas en las células y generar enfermedades como la hemofilia o la anemia calciforme. Por otra parte, también se pueden dar mutaciones que no interfieren en el funcionamiento de la célula, y por tanto no la afectan.

A pesar de que constantemente se están estudiando nuevas y complejas proteínas, queda mucho por recorrer. Jael García Catro, M.Sc habló por ejemplo, del repositorio central de datos sobre proteínas que recopila información de libre acceso a nivel mundial, UniProt, un conjunto de bases de datos, donde se puede acceder a secuencias completas y a las anotaciones que explican sus funciones. “No es una tarea sencilla. Por ejemplo, mientras que en UniProt tenemos alrededor de 65 millones de proteínas, solo 500 mil de esas han sido manualmente curadas (validadas experimentalmente en laboratorios), entonces solo esas son las de altísima calidad, el resto, han sido obtenidas por medios computacionales”.

Diseño racional de medicamentos e ingeniería metabólica

Los enfoques investigativos actuales se centran en entender las estructuras funcionales de las proteínas, cuáles son sus interacciones y qué ocurre cuando hay mutaciones. El diseño racional de medicamentos intenta responder estas preguntas para generar tratamientos que vayan a los sitios activos de la proteína para inhibir, desinhibir o regular una función.

Mientras que la medicina personalizada busca analizar el estado de salud de una persona desde lo genético, sus características físicas, fisiológicas y metabólicas, el diseño racional de medicamentos está acoplado a ésta en la búsqueda de “desarrollar o mejorar fármacos que tengan una acción optimizada en el tratamiento de una enfermedad”, dijo Catalina Álvarez.

En un artículo publicado por el European Journal of Pharmacology acerca de este tema, se afirma que el diseño racional de medicamentos se puede aplicar a una gran variedad de enfermedades e incluso como herramienta para prevención. Esto, unido con el análisis del perfil genético no solo sirve para identificar genes que se deben suprimir para evitar las afecciones, sino también identificar las expresiones generadas luego del uso de medicamentos.

Otro foco investigativo es la ingeniería metabólica. Cuando una proteína tiene relación directa con una enfermedad, no solo se busca un fármaco que actúe sobre ésta sino que se aísla la macromolécula, se estudia su funcionamiento y se modifica la estructura de la misma para que genere el efecto deseado.
Siempre hemos escuchado acerca de los genes y de los miles de secretos que guardan, pero sin duda alguna, mientras el ADN representa las letras de la vida, las proteínas son el libro de la existencia.

*Unidad de Comunicaciones - BIOS