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Por Ana María Pertierra
Una proteína fue la estrella en los premios de Estocolmo
El Nobel de Química de este año fue para los descubridores de una proteína clave en biomedicina, la proteína verde fluorescente (GFP, por sus siglas en inglés). Se trata del japonés Osamu Shimomura, y los estadounidenses Martin Chalfie y Roger Y. Tsien. El hallazgo de los científicos revolucionó el estudio del interior celular. El gen que codifica esta proteína está aislado y se utiliza habitualmente en biología molecular como marcador.



|os doctores Martin Chalfie, Osamu Shimomura y Roger Tsien

La Real Academia Sueca de las Ciencias anunció el premio Nobel de Química el 8 de octubre pasado, para el científico japonés Osamu Shimomura, y los estadounidenses Martin Chalfie y Roger Y.Tsien por su descubrimiento y desarrollo de la proteína verde fluorescente (GFP, por sus siglas en inglés), una herramienta indispensable para la biología y la medicina modernas. Cada uno de ellos recibirá en diciembre un tercio del premio de 1.400.000 dólares que otorga el Instituto Karolinska.
“Esta proteína se convirtió en uno de los más importantes instrumentos utilizados por la bioquímica moderna”, explicó el jurado. Las proteínas fluorescentes, entre las cuales se encuentra la GFP, son muy versátiles y están siendo utilizadas en diversos campos como la microbiología, ingeniería genética y fisiología. La secretaria permanente del Comité Nobel de Química, Astrid Graslund, sostuvo que “la difusión de este descubrimiento es actualmente tan grande que no se puede abrir una revista científica sin toparse con nuevas aplicaciones”.
Según la Real Academia Sueca, gracias a estos descubrimientos, los investigadores también pueden seguir la evolución de las células que producen insulina en el páncreas de un embrión o el deterioro de las células en los pacientes de Alzheimer.
Shimomura, el mayor de los tres, nacido en Kioto en 1928, logró aislar la GFP en la medusa Aequorea Victoria en 1962, descubriendo que tal proteína se vuelve verde bajo el efecto de los rayos ultravioletas, lo que convierte en visibles sus procesos. Sus colegas Chalfie y Tsien llevaron el descubrimiento al campo de la biomedicina. Así, los investigadores pueden observar ahora procesos naturales antes imperceptibles, como el desarrollo de las células nerviosas en el cerebro o la propagación de las células cancerígenas.
Chalfie, nacido en 1947, demostró el valor de la GFP para estudiar fenómenos biológicos al colorear células, y poder ver de este modo su comportamiento y dónde se producían las distintas proteínas. Su colega Tsien, nacido en 1952 en Nueva York, amplió la paleta cromática con nuevos colores, lo que permite hoy marcar diferentes proteínas en distintos colores para analizar sus interacciones.
Shimomura, que se doctoró en Química Orgánica en 1960 por la Universidad de Nagoya (Japón), es profesor emérito en el Laboratorio de Biología Marina de ese centro, además de profesor de Medicina en la Universidad de Boston. Chalfie creció y se formó en Chicago y en 1977 se convirtió en doctor de Neurobiología de la Universidad de Harvard. Desde 1972 es profesor de Ciencias Biológicas de la Universidad de Columbia. Tsien se doctoró en Fisiología en 1977 por la Universidad de Cambridge y es profesor en la Universidad de San Diego.
Consultada por Faba-Informa, la doctora Betina Córsico, investigadora independiente del Conicet y profesora de la facultad de Ciencias Exactas de la UNLP señaló que “la green fluorescent protein (GFP) se emplea como marcador de procesos biológicos a nivel celular, no necesitándose del agregado de ninguna otra sustancia para que produzca la fluorescencia característica, solo es necesario iluminarla con luz azul o UV”, y –agregó– se la utiliza como proteína de fusión (su DNA colocado a continuación del de la proteína de interés) y permite localizar proteínas in vitro e in vivo, monitorear la expresión de una proteína en el tiempo dentro de una célula, analizar la interacción entre proteínas, medir las distancias entre proteínas, seguir la producción de eventos intracelulares en tiempo real, etc.
Con el empleo de esta metodología se han podido observar procesos previamente invisibles, como el desarrollo de las células nerviosas en el cerebro o cómo se diseminan las células cancerosas.

Estructura y función

Esta proteína producida por la medusa Aequorea victoria y descubierta por Shimomura pudo expresarse en otros organismos como Escherichia coli y Caenorhabditis elegans, gracias a los estudios hechos por Martin Chalfie y eso fue el gran avance que abrió el camino para el empleo de las GFPs como marcadores para el estudio de procesos biológicos.
Más recientemente, Roger Tsien ha dilucidado las bases moleculares de la generación de fluorescencia en esta proteína. Se trata de tres residuos (Ser, Tyr y Gly) en las posiciones 65, 66 y 67 respectivamente, que reaccionan con oxígeno para generar el cromóforo. El conocimiento detallado de este proceso le ha permitido desarrollar derivados de GFP con características espectrales diferentes y mayor estabilidad.
“La GFP es una proteína con estructura de barril beta de 238 amino ácidos. A lo largo del eje mayor del barril beta, hay un segmento alfa-helicoidal que contiene un cromóforo que es responsable de la emisión de la luz verde cuando la GFP se expone a luz azul o UV. Esta propiedad, sumada al hecho que GFP es bien tolerada por muchos organismos diferentes, ha conducido a su empleo como marcador fluorescente que permite monitorear procesos biológicos a nivel celular”, explicó Córsico.
Esta marcación inocua se convirtió en una herramienta estándar en la biología, de la que se derivaron cientos de miles de resultados. Según los especialistas, el descubrimiento representó un enorme salto para los investigadores, similar al que se logró en el siglo XVII con el descubrimiento del microscopio, que permitió el estudio de bacterias y células sanguíneas, entre muchas otras aplicaciones.
La GFP original de la medusa posee dos picos de excitación: uno menor, a 475 nm, y uno mayor, a 395nm. Su pico de emisión está a 509 nm, en la zona verde del espectro.
En el Instituto de Investigaciones Bioquímicas de La Plata ( INBIOLP) que dirige la doctora Betina Córsico se estudian una serie de proteínas intracelulares que unen lípidos y cuyas propiedades específicas aún no han sido determinadas. “Algunos de nuestros objetivos actuales incluyen la localización intracelular de estas proteínas y sus interacciones con otras proteínas, para lo cual el empleo de las GFPs será de gran utilidad”, señaló la investigadora.