Imaginemos un espagueti (ya cocido): flexible, enredado. Puede adoptar infinidad de formas ¿cierto?. Así es como comienza la vida de una proteína: como una simple cadena de aminoácidos que para cumplir su función en nuestro cuerpo (como defenderlo de infecciones o enviar señales entre neuronas), debe plegarse en una estructura tridimensional precisa y compleja. Pero, ¿cuánto dura ese momento exacto en que nuestra proteína o espagueti encuentra su forma correcta?
Hasta ahora, era un misterio. Un equipo de investigadores del Instituto Nacional de la Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales (NIDDK) en Maryland, liderado por el biofísico Hoi Sung Chung, ha logrado lo imposible: medir por primera vez esa pequeñísmia fracción de segundo en la que una proteína da su último y decisivo doblez. Los resultados, publicados en Physical Review Letters, no solo son un hallazgo técnico, sino que revelan una eficiencia sorprendente en la maquinaria de la vida, es decir, las proteínas.
Sabemos que un mal plegamiento puede llevar a enfermedades como el Alzheimer o el Parkinson. Por eso, los científicos estudian este proceso con lupa. Sin embargo, observar una proteína mientras se pliega es como intentar ver la trayectoria de una bala a simple vista, al final, las proteínas ¡miden nanómetros! (0.0000001 milímetros). A estas escalas, el proceso total puede durar milisegundos, pero el doblez final, conocido como tiempo de trayectoria de transición, es mil veces más rápido (en microsegundos).
Para capturarlo, el equipo de Chung perfeccionó una técnica llamada espectroscopía de fluorescencia de una sola molécula. La estrategia fue brillante y a la vez simple: marcaron los extremos de la cadena de aminoácidos (el espagueti) con dos tintes, uno verde y uno rojo. El verde brilla por sí solo, pero el rojo solo se enciende si recibe energía del verde, algo que solo ocurre cuando los extremos de la proteína se acercan al plegarse. El problema es que la señal es tan débil que es casi indetectable. Para solucionarlo, utilizaron un chip con diminutos pozos a escala nanométrica que actúan como amplificadores de luz, permitiéndoles presenciar, por fin, el momento del pliegue en ocho proteínas diferentes.
Los resultados fueron reveladores y sorprendentes. El tiempo del último doblez varió desde menos de un microsegundo hasta unos cuatro microsegundos. Lo más interesante es que la velocidad no dependía ni del tamaño de la proteína ni de la longitud de su cadena, como se podría pensar intuitivamente. La clave estaba en otro factor: la cantidad de interacciones entre los aminoácidos en la estructura final. Cuantas más interacciones entre los aminoácidos en la proeína ya plegada, más rápido y eficiente es el proceso de plegado.
Este avance no solo nos permite comprender un mecanismo fundamental de la biología, sino que abre la puerta a estudiar qué falla exactamente en el proceso cuando surgen enfermedades relacionadas al plegamiento de las proteínas, acercándonos un paso más a diseñar soluciones para cuando esto falla.
Una línea de investigación en el Laboratorio de Biofísica e Ingeniería de Tejidos es investigar cómo las proteínas, específicamente canales iónicos, cambias su funcionamiento. Ejemplo de esto es un reciente artículo en el que investigamos cómo un canal que deja pasar iones de potasio cuando se enlaza a él ATP (la molécula energética a nivel celular) cambia su afinidad cuando la membrana celular tiene un aumento de colestero, algo asociado a la obesidad e incremento de lípidos.
