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En Cierta Ciencia, de la mano de la genetista Josefina Cano nos acercamos, cada quince días, al trabajo de muchos investigadores que están poniendo todo su empeño en desenredar la madeja de esa complejidad que nos ha convertido en los únicos animales que pueden y deben manejar a la naturaleza para beneficio mutuo. Hablamos de historias de la biología.

El beso de la muerte. De cómo se reciclan las proteínas

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Todos los organismos vivos, desde una bacteria a un virus o a una planta o a una tortuga o a nosotros mismos son seres dinámicos. Cada día, a cada instante todo está cambiando, nuevas proteínas se forman y otras desaparecen, todo ello sin que lo percibamos.

Las proteínas son el constituyente fundamental de los organismos, las que ejecutan virtualmente todos los trabajos en el cuerpo. La hemoglobina transporta oxígeno. Lo toma del aire y lo lleva a las células, a la vez que retira el dióxido de carbono, fruto de la respiración y lo expele al exterior. Una sola proteína haciendo todo ese trabajo.

Las proteínas son decenas de miles de pequeñas máquinas que se encargan de las innumerables tareas que el cuerpo necesita para su funcionamiento diario: las órdenes para que los riñones limpien en la orina los residuos, que los pulmones tomen aire, que los músculos nos mantengan en la posición adecuada, que el estómago digiera la comida, que el corazón impulse la sangre, todo eso lo hacen las proteínas.

Pero las proteínas son sensibles a los cambios, de temperatura por ejemplo, y de forma rápida se destruyen. Si se nos olvida refrigerar un filete, a los dos días tendremos una ruina. Las proteínas se han destruido, desnaturalizado para decirlo con más precisión.

Para que se mantengan en perfecto estado, necesitan las condiciones óptimas que un organismo vivo les da.

Pero el organismo vivo está en un continuo recambio. Cuando un patógeno ha entrado al cuerpo y se ha producido una respuesta del sistema inmune en forma de anticuerpos, llega un momento en que una vez vencido el invasor, todos los anticuerpos, proteínas ellos, deben reciclarse pues ya no son necesarios. ¿Cómo se hace ese trabajo? ¿Quién está a cargo?

Esa pregunta se la venían haciendo los científicos desde mediados de los años setenta, aunque sin mucha urgencia. En 1975 se informó de la existencia de una pequeña proteína que estaba presente en numerosos tejidos y organismos, en tantos lugares que se la llamó ubicuitina, del adverbio latino ubicue, por todas partes. Sin embargo no tenían ni idea de lo que la proteína hacía.

Buscando una respuesta, Irwin Rose inició una estrecha colaboración con Avram Hershko del instituto de tecnología Technion, y su pupilo y estudiante de posgrado Aaron Ciechanover. Los tres recibirían el premio Nobel en química en el año 2004.

A finales de 1979 los tres acabaron en el Instituto Fox Chase para la Investigación del Cáncer, dirigido por el incansable proponente de las teorías sobre el origen del cáncer, Alfred Knudson, quien les propuso que pasaran un año en su instituto.

“Parece que todo el problema de cómo las proteínas se desarman es uno accesible” escribió Knudson en su momento. “El descubrimiento de la regulación del proceso celular que está por detrás tendrá con seguridad muchas implicaciones para estudios del desarrollo embrionario, para los de la fisiología y para los de la muerte celular y el cáncer. Las implicaciones son enormes”.

La ubicuitina acabó siendo una especie de etiqueta puesta en la proteína sentenciada a la destrucción, un “beso de la muerte” como alguien rotuló el inicio del proceso. Una vez identificada la proteína marcada es llevada a una de las muchas cámaras con formas de barril llamadas proteosomas donde se cortan en pedacitos que serán reciclados para hacer unas nuevas.

El esclarecimiento de este proceso ayudó a los investigadores en el entendimiento de enfermedades como la fibrosis quística, enfermedades neurodegenerativas y muchos tipos de cáncer, que ocurren cuando el proceso no se hace de forma correcta.

Pero la ubicuitina es tan sólo una parte de la maquinaria de des-ensamblaje de las proteínas. La que señala. Debe existir algo así como una picadora de papel que hace el trabajo.

Cuando una proteína está dañada, una molécula de oxígeno se ha añadido, produciendo su oxidación. O debiendo estar doblada se abre. Indicación de que la proteína ya no funciona. Entonces el triturador es alertado. Una cuchilla corta y una canasta recibe los pedazos.

Esto suena sencillo pero la verdad es que es más complejo. Se necesita un triturador para cada proteína pues si no fuera así, si el proceso no fuera específico acabaríamos en pedazos por dentro. Lo que sucede en el estómago cuando le mandamos comida es un proceso bien diferente porque allí todo es devorado por los ácidos y las moléculas, sin hacer distinción si comimos un pedazo de queso o una pera.

El triturador de proteínas en el resto del cuerpo es uno hecho de varios componentes, alrededor de unos 2000. Es increíblemente complejo, que usa el 8 por ciento de la información del genoma.

Sin embargo no siempre el que una proteína sea señalada con la ubicuitina acaba en la destrucción de la misma. Pueden aparecer otras proteínas que abortan el proceso y la proteína marcada vuelve a ser funcional. La ubicuitina se va a seguir patrullando por otros lados.

Cuando se acumula una cantidad muy grande de proteínas que no deben estar en determinado tejido aparece la enfermedad. Todas las enfermedades neurodegenerativas son debidas a acumulación o a problemas en el control de calidad de las proteínas, al igual que enfermedades en el hígado donde proteínas nocivas no han sido eliminadas.

Según Ciechanover, el descubrimiento tan importante del triturador, que ha llevado al desarrollo de muchos fármacos y al entendimiento de muchos procesos biológicos, es apenas la cáscara de todo lo que ocurre en el organismo. Él mismo, después de 40 años en el campo sigue amarrado al laboratorio. “No se puede raspar tan sólo la superficie, contar el cuento e irse a otra historia. Se puede ser un contador de historias cortas, claro. Pero yo creo que en la ciencia para descubrir de verdad algo que tenga significado y sea útil a la sociedad, se debe permanecer pegado a una historia. Yo tengo una esposa en la ciencia. La ubicuitina. Nunca la voy a dejar, nunca, pues así viva diez vidas no me contará todos sus secretos”.

Su compañero y mentor, Irwin Rose, hizo lo mismo hasta que a sus 88 años se fue a explorar otros mundos. Un científico de los grandes, un corredor de fondo. Nuestro homenaje.

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