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~ 2002-10-21

Dubi dubi dú, mientras yo me relajo tranquilamente leyendo sobre Paul Erdós, mi fiel pececito trabaja todo hacendoso. ¿Haciendo qué? os preguntáis, curiosones. ¿Buscando inteligencias extraterrestres con el programa SETI@Home? ¡No! Buscando algo más cercano y que a mí me hace más ilusión: buscando la forma.

La forma de una proteína. Una cualquiera. Una humilde proteína que probablemente jamás sea motivo de titular como el que ha ocupado las publicaciones científicas hace poco, precisamente gracias a este programa que me he instalado.

Una de las muchas cosas preciosas de las proteínas es que necesitan una forma. Todos sabemos, y si no lo digo yo, que las proteínas sólo pueden cumplir su función si adquieren una estructura determinada en el espacio. Si no, se limitan a ser una molécula larga, un polímero, formada por unidades de otras moléculas llamadas aminoácidos. Dicho así uno piensa que no tiene más que empezar a enhebrar aminoácidos e presto! tenemos una proteína. No, lo que tenemos es un spaghetti cocido, un desastre, una simple estructura química, compleja, pero sin función.

Pero, ah amigo, si esa cadena de cuentas, esa molécula formada por aminoácidos, está en las condiciones adecudas (por ejemplo en el interior de su célula o en un tubo de ensayo, en una solución cuidadosamente preparada para este fin), la proteína se dobla, se pliega y se riza sobre sí misma en formas muy confusas pero muy bonitas, y en ese caso, cuando adquiere esa forma, entonces sí que funciona.

Fotograma de la simulación del plegamiento de la villina La pregunta que surge es, ¿qué es lo que determina que una proteína se forme así y no asá? La respuesta que surge, justito por detrás, es "no se sabe seguro". Todavía. Una misma proteína puede plegarse en miles, millones de configuraciones diferentes, determinadas por su secuencia de aminoácidos y por el entorno químico en que se encuentre. Pero sólo una de esas formas es la que funciona. El resto te dan un hermoso ovillo bioquímico que sirve para hacer bonito en un modelo tridimensional pero que si la célula se lo encuentra dentro va a jurar en arameo. O su equivalente molecular.

Pero, en teoría, es posible predecir la estructura tridimensional de una proteína a partir de su secuencia de aminoácidos. Y esto es increíblemente importante.

La razón es que es muy fácil, hoy día, generar una secuencia de aminoácidos de la longitud y composición que queramos. Si supiéramos cómo se va a doblar esa secuencia, si supiéramos de antemano la forma que va a adquirir dentro de la célula, podríamos predecir su comportamiento y su función: podríamos generar una proteína que actuara inactivando un oncogen, o que se adhiriera a un virus para que las defensas de la célula lo identifiquen y destruyan. O que active un gen dañado. O que inactive un gen dañino. O sustituír una proteína dañada por una mutación (¿alguien recuerda las vacas locas?). O que sirva como el más exquisito de los medicamentos, preparado con esmero para actuar única y exactamente sobre su diana, sin meterse en recovecos fisiológicos que no son de su incumbencia. Las posibilidades no son infinitas, pero son ciertamente muchísimas.

El problema es la complejidad de los cálculos necesarios para saber cómo se va a plegar una proteína. La información que lleva la secuencia de aminoácidos es un compendio enorme de repulsiones y atracciones moleculares, de enlaces y puentes de hidrógeno, de anillos moleculares que tapan unos huecos o dejan otros libres, de ángulos y torsiones, de áreas hidrófilas o hidrófobas... Si intentas trazar la silueta de un árbol del jardín con un puntero, lo vas a tener más fácil. Haría falta un ordenador con la capacidad de cálculo de un sistema solar entero para acometer la tarea de encontrar rápidamente la configuración óptima de una proteína, conociendo sólo su secuencia de aminoácidos.

O haría falta lo que el proyecto SETI@Home inició: cooperación. En este caso, en forma del programa http://folding.stanford.edu/.

La idea es sencillísima: te bajas un paquete de datos de Internet, la secuencia de aminoácidos de una proteína, y un programa que analiza poco a poco las configuraciones posibles y busca la óptima. Cuando terminas, envías los resultados al proyecto y te bajas otra (o la misma, y repites los cálculos para obtener redundancia). Más de cien mil personas ya están en ello, donando menos del 5% del tiempo de CPU de sus ordenadores.

¿El resultado? Aquí lo tienen: un artículo en Science describiendo cómo el programa ha sido capaz de predecir la estructura de una proteína (muy pequeña, muy sencilla, sintética), y cómo las observaciones experimentales coinciden con las predicciones del programa. No os puedo poner un enlace directo al artículo porque es de pago, pero dicho en pocas palabras: Folding@Home funciona. De momento está en pañales, pero es una buena, aunque poco ortodoxa, herramienta. Va despacito porque la tarea es ingente. Y cuando os dije que era complicada no exageraba nada: esa pequeña proteína del artículo se pliega, en el tubo de ensayo, en unas cinco milésimas de segundo. Encontrar la configuración óptima usando el programa ha costado meses, y el equivalente a unos 2000 años de tiempo de ordenador.

Así que he pensado que sería bonito ayudar. Ni se nota que el programa está ejecutándose, no noto cambios en el ordenador. Como dicen en el artículo en Nature, no es tan sexy como buscar extraterrestres, pero algo así de ambicioso que ya está dando resultados creo que merece la pena.

Ah, y se pueden formar equipos. ¿Alguien quiere doblar proteínas conmigooo?


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Enviado por Daurmith el 2002-10-21 a las 23:51


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