Javier Flores

Estoy ante un ser completamente esférico con la superficie rugosa formada por cientos de miles de filamentos entrelazados. Conforme a un código predeterminado por las distancias moleculares, el color de la capa exterior del virus del zika, causante de la enfermedad que lleva ese nombre, es de un amarillo muy intenso. De diversos puntos de esta cubierta externa emergen otro tipo de estructuras. Su apariencia es la de algunas flores de cactus que brotan por doquier sobre la alfombra amarilla, representadas por Devika Sirohi y sus colegas de la Universidad de Padua con un color rojo fulgurante. Pero la observación no queda ahí. El trabajo publicado en Science en marzo del año pasado nos permite viajar al interior del virus que ocasiona múltiples defectos en el desarrollo de bebés, que incluyen la microcefalia o la enfermedad de Guillian-Barré en los adultos.

Los autores nos conducen por las entrañas del microscópico pero temible monstruo. Todas las capas que recorremos cambian de color: azul, cian, verde... Por fin, en este recorrido, se encuentra una región que marca la diferencia y que puede ser la zona que permitiría entender cómo se transmiten el virus y la enfermedad; se trata de un sitio rodeado por una cadena de aproximadamente 10 aminoácidos (unidades básicas de las proteínas), un sitio que podemos ver gracias al empleo de la técnica de la criomicroscopía electrónica.

Observo ahora un ribosoma, un importante órgano situado en el citoplasma de las células, que tiene un papel central en la síntesis de proteínas, las cuales determinan la estructura y funciones de todos los seres vivos. Es impresionante, porque además en el trabajo de Henna Kather y sus colaboradores, publicado en Nature en abril de 2015, se trata de un ribosoma humano, el llamado 80S. Las dos subunidades que conforman este organelo celular aparecen como un puñado de cables enrollados de múltiples colores. La tonalidad de los rizos, como se dijo arriba, corresponden con las distancias moleculares en una unidad de medida denominada ångström, que se simboliza con la letra sueca Å, y que equivale a la 10 mil millonésima parte de un metro. Pues bien, la resolución de la criomicroscopía electrónica en el caso del ribosoma en este estudio llega a ser del orden de 3.6 Å y en algunas de sus partes de 2.9 Å, una resolución muy alta considerando que el color amarillo del virus del zika se encuentra en el rango de los 200 Å .

Pero estas observaciones que hoy nos tienen maravillados, no hubieran sido posibles sin los trabajos de numerosos investigadores, entre ellos los tres que recibirán el próximo diciembre el Premio Nobel de Química: Jacques Dubochet, de la Universidad de Lausanne, en Suiza; Joachim Frank, de la Universidad Columbia, en Nueva York, Estados Unidos, y Richard Henderson, del Laboratorio de Biología Molecular MRC, en Cambridge, Reino Unido, por el desarrollo de la técnica de criomicroscopía electrónica para la determinación de la estructura a alta resolución de biomoléculas. En realidad, a estos geniales investigadores no se les premia por haber realizado un descubrimiento científico, sino por desarrollar una tecnología. Su contribución sentó las bases para el mejoramiento de la técnica empleada por ellos 30 años atrás, que es lo que actualmente nos permite observar los detalles finos del virus del zika, los ribosomas y cientos de biomoléculas.

Jacques Dubochet desarrolló métodos de vitrificación a bajas temperaturas para la preparación de muestras en estudios con criomicroscopía, cuando la principal limitación de la microscopía electrónica convencional era la destrucción de las células o biomoléculas en estudio. Joachim Frank logró obtener proyecciones en tres dimensiones (3D) a partir de imágenes en 2D, las reunió en un conjunto de programas computacionales llamados SPIDER, haciéndolos fácilmente utilizables y a disposición de la comunidad científica. Richard Henderson y sus colegas mostraron por primera vez que es posible obtener estructuras de alta resolución de biomoléculas usando esta técnica, promediando muchas copias de bacteriorodopsina, una proteína que se encuentra en la membrana celular de algunos organismos.

Estas contribuciones al desarrollo de una tecnología echa por tierra la creencia de que hay una cadena unidireccional que va de la investigación básica hacia la tecnología, pues puede también seguirse, como se demuestra en este caso, el camino inverso, pues la técnica ha dado lugar a múltiples proyectos de investigación básica. Pero lo más impresionante es que los avances actuales en la criomicroscopía electrónica permiten ahora el estudio de procesos funcionales, es decir, ya no la estructura en abstracto, sino las relaciones entre ésta y el quehacer de las biomoléculas, es decir, su fisiología.