El diseño de proteínas: la solución a los desafíos del planeta

¡Descubre cómo el diseño de proteínas puede cambiar el mundo en esta fascinante charla TED! No te lo puedes perder.

¡Hola! Hoy quiero compartir con ustedes algo que acabo de descubrir y que me ha dejado completamente fascinado. Acabo de ver un video de una charla Tedx llamada “El fascinante mundo de las proteínas” y déjenme decirles que es increíble todo lo que he aprendido sobre estas moléculas tan pequeñas pero tan importantes en nuestras vidas.

Un viaje al interior celular

La charla fue impartida por Aitziber Lopez Cortajarena, quien nos llevó a un paseo por el interior de una célula para mostrarnos cómo las proteínas son los actores principales en todas las acciones celulares. Nos mostró cómo un glóbulo blanco se desplaza adhiriéndose a las proteínas de su superficie como si fuera un diminuto velcro, y cómo estas proteínas forman el esqueleto celular y dan forma a nuestras células.

Pero antes de profundizar más, vamos a entender qué son realmente las proteínas. En nuestro imaginario popular, solemos relacionarlas con la idea de una enciclopedia o con la comida, ¿verdad? Y sí, eso también es correcto. Pero hoy nos vamos a centrar en su visión molecular.

Las proteínas: moléculas pequeñas pero poderosas

A nivel molecular, las proteínas son unas moléculas muy pequeñas. Para que te hagas una idea, un pelo está en la escala de milímetros. Si dividimos ese milímetro por 1000, entramos en la dimensión de las células. Pues bien, dentro de cada célula hay millones de proteínas. ¡Es impresionante!

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Estas moléculas son fundamentales para nuestras vidas y su potencial es abrumador. Aitziber nos adentró en el fantástico mundo de la ingeniería de las proteínas, mostrándonos cómo podemos modificarlas en el laboratorio y todas las puertas que se nos abren en campos tan diversos como la salud o incluso los dispositivos electrónicos.

El dogma central de la biología

Pero antes de continuar, tenemos que entender el dogma central de la biología. El ADN es una molécula que guarda nuestra información genética, mientras que el ARN es otra molécula que copia esa información y a partir de la cual se generan las proteínas, las cuales realizan acciones dentro de nuestras células.

Imaginemos esto como una enciclopedia de cocina (el ADN), una receta (el ARN) y el plato cocinado (la proteína). Así es como funciona este proceso en nuestro cuerpo.

La diversidad funcional de las proteínas

Ahora bien, volviendo al interior celular, Aitziber nos explicó cómo todas estas proteínas están formadas por cadenas lineales compuestas por solo 20 aminoácidos diferentes. Cada color representa un aminoácido distinto y hace que cada proteína adopte una forma diferente y tenga acciones distintas.

Si imaginamos una proteína pequeñita con solo 100 aminoácidos, ¿cuántas combinaciones crees que podríamos tener? ¡Un número enorme! Sin embargo, las células solo trabajan con alrededor de 10,000 proteínas diferentes. Esto significa que la naturaleza explora solo una pequeña parte de todas las posibles combinaciones.

Esta gran diversidad de secuencias se traduce en una diversidad estructural que da lugar a la diversidad funcional de las proteínas. Y esto es lo que hemos podido observar en el video, cómo a partir de los mismos 20 bloques de aminoácidos, la naturaleza es capaz de construir una gran variedad de estructuras y funciones.

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Ingeniería de proteínas: imitando a la naturaleza

Pero ahora viene lo realmente interesante. En el laboratorio, los investigadores estudian estas moléculas para imitar a la naturaleza y crear nuevas proteínas con aplicaciones diversas.

Por ejemplo, Aitziber nos mostró cómo han logrado crear una máquina molecular similar a la que hace desplazarse a las bacterias. Este motor molecular es capaz de girar a más de 50,000 revoluciones por minuto con una eficiencia energética superior al 100%. ¡Impresionante!

Sin embargo, en este campo aún existen dos grandes problemas por resolver: el plegamiento y el diseño de proteínas.

El plegamiento: un problema complejo

En la naturaleza, las proteínas adoptan estructuras muy estables y definidas. Pero en el laboratorio, cuando intentamos plegarlas para obtener formas específicas, muchas veces obtenemos estructuras mal plegadas o no funcionales.

Afortunadamente, gracias al desarrollo de la biología estructural, los investigadores han logrado predecir bastante bien qué estructura emergerá a partir de una determinada secuencia. Han logrado hacer “fotos” de cada proteína y determinar dónde se encuentran cada uno de sus átomos.

En conclusión, hoy en día ya podemos predecir con bastante precisión qué origami molecular dará lugar a partir de una secuencia específica.

El diseño: un problema complejo pero fascinante

Ahora viene el segundo problema: el diseño de proteínas. Este es prácticamente el problema inverso al del plegamiento. Aquí queremos generar una proteína con una estructura y función determinadas, y tenemos que saber qué secuencia nos llevará a obtener esa proteína deseada.

Pero este problema es mucho más complejo que el anterior. Aitziber lo comparó con escuchar una melodía y tratar de escribir la partitura correcta solo basándonos en eso. Es un desafío enorme, pero no imposible.

Para abordar este desafío, los investigadores utilizan la aproximación del lego molecular. Al igual que con los bloques del juego Lego, pueden construir estructuras muy complejas utilizando bloques sencillos basados en las reglas de interacción entre ellos.

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Aplicaciones sorprendentes

Ahora viene lo realmente emocionante: las aplicaciones que se derivan de todo esto son simplemente asombrosas.

Aitziber nos mencionó algunas aplicaciones comerciales actuales como las lavadoras que funcionan a altas temperaturas gracias a proteínas diseñadas para degradar las grasas en esos ciclos de lavado. También nos habló de cómo se utilizan proteínas en la fabricación de cerveza, optimizando los procesos de fermentación.

Pero lo más impactante es el potencial que tienen las proteínas en el campo biomédico. Muchas enfermedades están relacionadas con el plegamiento incorrecto de proteínas, como el Parkinson o el Alzheimer. Estabilizar estas proteínas mal plegadas podría abrirnos la puerta a nuevas terapias.

Además, podemos diseñar anticuerpos en el laboratorio para utilizarlos en tratamientos contra el cáncer. También existen proteínas fluorescentes que se pueden utilizar para marcar células tumorales y facilitar su eliminación durante cirugías, e incluso integrarse en dispositivos electrónicos como LEDs.

Otra aplicación sorprendente es la posibilidad de sintetizar sistemas artificiales basados en proteínas que simulen la fotosíntesis y así abordar los problemas energéticos actuales.

Incluso podemos generar tejidos basados en proteínas para chalecos antibalas, utilizando por ejemplo las proteínas presentes en la seda o tela de araña, que son materiales increíblemente resistentes y flexibles.

Un futuro prometedor

En resumen, a través de la ingeniería de las proteínas y siempre inspirándonos en la naturaleza, podremos generar nuevas proteínas personalizadas con estructuras y funciones específicas para abordar muchos desafíos del futuro: desde aplicaciones biomédicas hasta energía y sostenibilidad.

Pero para que todo esto sea posible, necesitamos más personas apasionadas por la ciencia. Necesitamos químicos, biólogos, bioquímicos e ingenieros dispuestos a hacer un impacto astronómico en otros campos. Y estoy segur@ de que la ingeniería de las proteínas tiene el potencial para hacer de este mundo un lugar mejor.

Así que, ¡vamos a trabajar juntos para lograrlo! Gracias por leerme y espero haberte transmitido mi entusiasmo por este fascinante mundo de las proteínas.

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