MADRID, 19 Dic. (EUROPA PRESS) -
Las células humanas están protegidas por una membrana molecular en gran parte impenetrable, pero ahora un grupo de investigadores ha construido la primera proteína transportadora artificial que lleva átomos individuales a través de esas membranas, abriendo la posibilidad de diseñar una nueva clase de moléculas inteligentes con aplicaciones en campos tan amplios como la nanotecnología y la medicina.
El estudio, que se publica este viernes, 19 de diciembre en la revista 'Science', es un hito en el diseño y la comprensión de las proteínas de membrana. El trabajo fue realizado por investigadores del 'Dartmouth College', la Universidad de California-San Francisco, el Instituto de Tecnología de Massachusetts, todas ellas entidades en Estados Unidos, y el Instituto Nacional de Ciencias de la Educación y la Investigación de la India.
Cada célula humana está rodeada por una membrana lipídica, una barrera molecular que sirve para contener la maquinaria celular y protegerla de los elementos circundantes. Esta "piel" celular es impenetrable para la mayoría de las moléculas biológicas y además presenta un dilema: si los productos químicos no pueden entrar ni salir, ¿cómo recibe una célula los nutrientes (alimentos) y elimina los productos no deseados del metabolismo (basura)?
La naturaleza tiene una solución elegante a este problema logístico: las proteínas transportadoras (o transportistas). Estas máquinas moleculares están incrustadas en la membrana celular y sirven como guardianes, permitiendo el transporte de productos químicos específicos dentro y fuera cuando sea necesario. Aunque los biólogos han conocido la existencia de los transportistas durante muchas décadas, su mecanismo de acción preciso ha sido difícil de determinar.
Los científicos se dispusieron a "construir" una proteína transportadora artificial a partir de cero para aprender cómo funciona y abrir la posibilidad de diseñar una nueva clase de moléculas inteligentes. Desarrollaron nuevas técnicas computacionales para modelar la necesaria física molecular, lo que les permitió diseñar una proteína transportadora a través de la simulación por ordenador.
En concreto, las simulaciones por ordenador sugieren qué bloques de construcción de aminoácidos deben componer el futuro transportador, llevando átomos iónicos de zinc metálico en una dirección a través de membranas, mientras que bombea protones en otra. Mediante el uso de este modelo computacional, crearon la molécula en el laboratorio, bautizándola como "Rocker", debido a sus propiedades dinámicas moleculares: se espera que la se mueva entre dos estados alternos, permitiéndole ir a través de los átomos.
"Para nuestro gran entusiasmo, los experimentos mostraron que 'Rocker', efectivamente, transporta zinc y protones y así lo hizo, de hecho, balanceándose entre dos estados justo como se diseñó", dice el coautor principal Gevorg Grigoryan, profesor asistente de Ciencias de la Computación en Dartmouth. "Además, 'Rocker' mostró gran selectividad no llevando iones de calcio, otra de las características de diseño", detalla.
Las proteínas son moléculas caballo de batalla de la naturaleza, realizando una gran variedad de tareas en la célula, desde la catálisis y la percepción a la generación de trabajo mecánico. Aprender a diseñar nuevas moléculas proteicas para realizar tareas específicas significaría que se puede realizar la inmensa riqueza de funciones que tienen las proteínas en una variedad de aplicaciones, desde la mejor terapéutica a materiales inteligentes y soluciones de energía limpia.
