Enhorabuena que el fluo siga de moda

El premio Nóbel de Química del año 2008 les correspondió a tres científicos por haber realizado importantes descubrimientos y aplicaciones de una proteína que les permite a ciertas medusas ser fluorescentes. El japonés Osamu Shimomura la descubrió investigando las medusas y los estadounidenses Martin Chelfie y Roger Tsien encontraron para ella importantes aplicaciones en bioquímica, biología celular, molecular y estructural.

Shimomura “cantó victoria” al descubrir que bajo ciertas condiciones de luz ultravioleta la medusa Aequorea victoria brillaba con luz verde fluorescente gracias a la producción, en sus células, de una proteína bautizada como GFP por sus siglas en inglés (green fluorescent protein). Treinta años después, Chelfie demostró que se podía usar como “marcador genético luminoso”. Este marcador se puede asociar con proteínas que los científicos quieran investigar y así “rastrearlas” en las células de un organismo vivo. Por ejemplo, la proteína receptora de glucocorticoides, compuestos con efectos antiinflamatorios, controla la respuesta a la hormona cortisona (que reduce la hinchazón); al unirse el receptor con la GFP pudo demostrarse que en ausencia de la hormona el receptor se ubica en el citoplasma celular y en presencia de la misma, el receptor se traslada hasta el núcleo para unirse al ADN lo cual sugiere que la proteína receptora regula la expresión de ciertos genes en la célula.

El tercer premiado, Tsien, en su laboratorio del Instituto Médico Howard Hughes de la Universidad de California desarrolló otras proteínas fluorescentes: rojas, amarillas y anaranjadas, lo que permitió a los investigadores “seguir” varios procesos biológicos al mismo tiempo.

Las células de nuestros cuerpos, dice Tsien, forman comunidades y en ellas las proteínas y otras moléculas interactúan, se mueven de un sitio a otro transportando sustancias, modificando procesos o a sí mismas para cumplir funciones vitales. Para entender esas interacciones es necesario “seguirle el rastro” en esa comunidad celular, sin dañarlas. Para eso es necesario verlas, lo cual resulta muy difícil por la cantidad de proteínas que se producen al mismo tiempo en la célula. Aquí es donde las proteínas fluorescentes hacen su verdadero papel de “linternas biológicas”, asociándose a las proteínas de interés e iluminándolas para que sean visibles al microscopio. Por ejemplo, han hecho posible estudiar la conectividad entre neuronas y saber qué genes están “encendidos” en la célula por la producción de sus respectivas proteínas.

Ahora estas proteínas se utilizan a diario en laboratorios de todo el mundo para investigar células cancerosas, funcionamiento de genes y proteínas y para marcar los genes insertados en otros organismos mediante técnicas de ingeniería genética. Esta última permite encontrar un gen, segmento de ADN que lleva las instrucciones para producir una proteína, en un organismo y “trasladarlo” a otro para que dicha proteína se produzca allí. De esta manera se puede transferir el gen que lleva las instrucciones para la GFP de la medusa a cualquier organismo vivo como plantas, animales o microorganismos y lograr que las células donde la proteína es sintetizada “brillen”.

Las células madre son células que se encuentran en el embrión recién formado y se diferencian en distintas líneas celulares: nerviosas, sanguíneas, musculares, etc. para formar el feto. Éstas tienen un gran potencial en medicina para “reponer” algún tejido dañado, pero su estudio y utilización está limitado por cuestiones obvias de ética.

Existen células madre adultas, las cuales están cobrando mayor interés para estos fines. Éstas se encuentran en el cordón umbilical y al ser inyectadas en la piel, por ejemplo, se convierten en células de piel, proceso que ahora se hizo “visible” al ojo de los científicos gracias a la GFP.

Si se inserta el gen de la GFP en el núcleo de una célula madre, cuando ésta por mitosis origina dos células hijas igual a ella y estas, a su vez, otras dos y así sucesivamente, todas ellas producirán la proteína fluorescente. De esta manera se puede saber si una célula madre adulta se transforma en célula de corazón o de cerebro rastreándolas por su fluorescencia.

En experimentos realizados con ratones a los que se les había inducido un ataque al corazón luego de inyectarle células madre con el gen de la GFP, se pudo observar que a los pocos días el lugar de la lesión era fluorescente, lo cual significaba que las células madre se habían diferenciado en células cardíacas para reparar el daño causado por el infarto. Algo similar ocurrió después de inducir una apoplejía; las células cerebrales dañadas fueron reemplazadas por las “flúo”. Estos estudios demostraron el potencial de las células madre adultas para diferenciarse en el tejido que el cuerpo necesita y su capacidad de “viajar” hasta el sitio de la lesión y todo gracias a las linternas biológicas conocidas como proteínas fluorescentes.

¡Enhorabuena, que el flúo siga de moda!.

Bibliografía

• Berg, J., L. Stryer y J. Tymoczko (2008) Bioquímica. Ed. Reverté. pág1026
• Chalfie, M., Y. Tu, G. Euskirchen, W. Ward y D. Prasher (1994) Green fluorescent protein as a marker for gene expression. Science 263: 802-805
• Giepmans, B., S. Adams, M. Ellisman y R. Tsien (2006) The fluorescent toolbox for assessing protein local function. Science 312: 217-224
• Howard Hughes Medical Institute (2004) Las células se visten con colores festivos. Disponible Online en: http://www.hhmi.org/news/tsien2-esp.html
• Howard Hughes Medical Institute (2004) Rápida evolución de una nueva proteína fluorescente. Disponible Online en: http://www.hhmi.org/news/pdf/tsien-esp.pdf
• Tsien, R. (2003) Imagining imaging’s future. Nature Reviews Molecular Cell Biology 4: SS16-SS21
• Tsien, R. (2005) Breeding molecules to spy on cells. En: The Harvey Lectures: Series 99, 2003-2004. Harvey Society
• Shimomura, O., F. Johnson y Y. Saiga (1962) Extraction, purification and properties of Aequorin, a bioluminescent protein from the luminous hydromedusan, Aequorea. J. Cell Comp. Physiol. 59: 223-239
• Drapeau, C. (2006) Investigación en células madre ¿Y ahora qué? Washington Hispanic. Disponible Online en: http://www.washingtonhispanic.com/Passissues/paper9_1_6/html/salud.html