Recuerdo con cariño muchas cosas de mi periodo como profesor, pero siempre me viene a la memoria una clase en la que estaba explicando la importancia de la estructura tridimensional de las proteínas. La función de las proteínas depende, entre otros factores, de su estructura. Por poner un ejemplo, imaginemos un abre latas. Sus dos asas nos permiten cogerlo con una mano, y su cuchilla en forma de pico de loro nos permite, en efecto, abrir latas. Eso sería imposible sin su forma, aunque su composición también afecta; si tuviéramos ese abrelatas hecho de cartón, lo mejor que podrías hacer con él es tirarlo a la basura. Siguiendo con la historia, estaba explicando esto a unos alumnos cuando les hablé de John Kendrew y Max Perutz, los cuales ganaron el premio Nóbel de Química por obtener las primeras estructuras tridimensionales de proteínas. De este modo pretendía hacerles entender cómo de importante era ese campo, hasta el punto de hacer merecedor del Nobel a mucha gente. Ahora bien, cuando busqué la imagen de la primera estructura de una proteína —que fue construida por Kendrew utilizando plastilina en 1957— uno de mis alumnos me replicó: parece una mierda pinchada en un palo. Y era verdad.
La forma de tubo cilíndrico retorcido creada por Kendrew era la representación de la mioglobina, y mostraba el plegamiento del esqueleto carbonado de la cadena polipetídica. El paso del tiempo no le había sentado demasiado bien, y siendo honestos tenía una forma bastante escatológica.
Figura 1: Modelo estructural de la molécula de mioglobina fabricado en 1957 por John Kendrew
Ahora bien, dejando de lado la apreciación estética de mi alumno, gracias a John Kendrew se descubrió que podíamos razonar desde un punto de vista químico y estructural una proteína, lo cual respondía a una realidad evidente desde comienzos del siglo XX: más allá de la composición química, había todo un mundo estructural que tendríamos que investigar y representar.
Visto 60 años después, ese modelo de plastilina puede parecer poca cosa, pero creedme cuando os digo que en su momento fue toda una revolución. Hoy en día, la forma de representar proteínas —por suerte— ha cambiado mucho. Por ejemplo, en la imagen de abajo está la estructura tridimensional de la hemoglobina de cachalote. El esqueleto de la proteína se muestra en azul con los diferentes aminoácidos, y en el centro se encuentra el anillo del grupo hemo con su átomo de hierro (representado en amarillo).
Figura 2: Estructura tridimensional de la hemoglobina corazón de cachalote, desarrollada por la empresa 3DCIENCIA
Ahora bien, más allá de la evolución en la forma de representar proteínas, quiero seguir con otro ejemplo. Si la forma y la composición de algo son quienes le dan su función, ¿sería posible construir pequeñas máquinas sin usar proteínas? El primer gran paso dado por el ser humano hacia crear una máquina molecular fue realizado en 1985 por Jean-Pierre Sauvage. Este investigador logró unir dos moléculas en forma de anillo para formar una cadena. El segundo en la lista de pioneros en la creación de máquinas moleculares fue Fraser Stoddart, cuando en 1991 creó el rotaxano, que es una molécula con forma de mancuerna insertada a través de un aro. Dado que los extremos de la parte con forma de mancuerna son más grandes que el diámetro del aro, eso hace que todos los elementos queden atrapados y que el anillo sea capaz de moverse a lo largo del eje. Por último, Bernard Feringa y Ross Kelly dieron en 1999 el tercer paso al desarrollar el motor molecular, que básicamente consistió en una pala capaz de girar gracias al uso de energía química, y que siempre rotaba en la misma dirección y de forma continua. El Premio Nobel de Química de 2016 fue para Jean-Pierre Sauvage, Fraser Stoddart y Bernard Feringa por el diseño y producción de máquinas moleculares. Y esto nos lleva directamente a que el último de los investigadores, Bernard Feringa, ha diseñado el primer coche molecular. Pero, ¿cómo es un coche molecular? Gracias a la representación tridimensional de estructuras moleculares podemos responder a esa pregunta.
Figura 3: Coche molecular diseñado por Bernard Feringa, con ruedas de fluoreno y sobre una carretera de cobre. El coche se movería gracias a cuatro motores moleculares, que serían alimentados gracias a un haz de electrones desde un microscopio de efecto túnel.
Todos estos ejemplos nos hablan de la importancia del estudio de la estructura a escalas moleculares, ya sea para entender cómo funcionan las proteínas o incluso, ¿por qué no?, para construir pequeñas máquinas. Y es que, conforme han pasado los años, nuestra forma de representar la estructura molecular ha evolucionado mucho, y hemos pasado del uso de plastilina a la utilización de programas de diseño gráfico capaces de hacer imágenes tan sorprendente como estas.
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Fernando Cervera Rodríguez es licenciado en Ciencias Biológicas por la Universidad de Valencia, donde también realizó un máster en Aproximaciones Moleculares en Ciencias de la Salud. Su labor investigadora ha estado centrada en aspectos ligados a la biología molecular y la salud humana. Ha escrito contenidos para varias plataformas y es redactor de la Revista Plaza y de Muy Interesante. Ha sido finalista del premio nacional Boehringer al periodismo sanitario y ganador del Premio Literario a la Divulgación Científica de la Ciutat de Benicarló en el año 2022. También ha publicado un libro con la Editorial Laetoli, que trata sobre escepticismo, estafas biomédicas y pseudociencias en general. El libro se titula “El arte de vender mierda”, y otro con la editorial Círculo Rojo y titulado “A favor de la experimentación animal”. Además, es miembro fundador de la Asociación para Proteger al Enfermo de Terapias Pseudocientíficas.