Premio Nóbel de Química 2012

Robert J. Lefkowitz, a la izquierda, y Brian Kobilka, premios Nobel de Química 2012.

 

 

El Nobel de Química ha premiado este año a los investigadores Robert Lefkowitz y Brian Kobilka por sus trabajos sobre el funcionamiento de los receptores acoplados de proteínas G, un campo de estudio que ha abierto la puerta a nuevas e importantes dianas farmacológicas.

Durante décadas, fue todo un misterio saber cómo las células podían reconocer cambios en su entorno y reaccionar ante estas variaciones. La célula tiene que notar lo que pasa en el exterior, fuera de su membrana, para adaptar su metabolismo a esos cambios y además tiene que hacerlo sincronizadamente con el resto de células. Se sabía que las hormonas viajan por el cuerpo y van avisando a las células de las distintas situaciones, por ejemplo de que toca dormir, comer o de que hay un olor extraño. El enigma era cómo se producía esa transmisión de información.

La hipótesis de la que partieron muchos científicos era la existencia de algún tipo de receptores en la superficie celular, pero hasta que Lefkowitz comenzó a usar la radioactividad en 1968 nadie los había podido identificar.

Gracias a la radiación, su equipo consiguió localizar varios de estos 'sensores'. Es más, incluso lograron extraer a uno de ellos -que respondía ante la adrenalina y denominado receptor beta adrenérgico- , lo que les permitió empezar a conocer su funcionamiento.

Fue Lefkowitz quien se dio cuenta de la estructura de este sistema de comunicación celular. "Resumiendo se podría decir que tiene tres componentes: la señal, el receptor y la proteína. El primero es el estímulo exterior a la célula (que viene del de dentro o fuera del cuerpo), como por ejemplo el átomo de luz o una hormona. El segundo componente sería el propio receptor, algo así como el interfono que conecta el exterior de un piso con el interior. Y por último, estaría la proteína G, que vendría a ser la asistenta de la casa que, en función de la señal, hace una cosa u otra dentro del hogar", ejemplifica Ernest Giralt, coordinador del Programa de Química y Farmacología Molecular del Institut de Recerca Biomèdica (IRB Barcelona) y Catedrático de la UB.

En 1980 llegó el siguiente gran logro. Ya con la presencia de Kobilka, consiguieron aislar el gen encargado de codificar el receptor beta adrenérgico, cuya función principal es reconocer la presencia de adrenalina y hacer que la célula se contraiga más rápidamente.

Esto les llevó a darse cuenta de que existía toda una familia de receptores que se parecían mucho entre sí y funcionaban de la misma manera: los ahora conocidos como receptores acoplados a las proteínas G.

Detección de los sentidos y las hormonas

De esta manera, ahora se sabe que en el cuerpo humano hay miles de receptores de este tipo que están implicados en muchos procesos fisiológicos al ser mediadores de muchas moléculas como hormonas, proteínas, etc. Entre otras funciones, participan en la detección de muchos sentidos. Al igual que los ojos, la nariz y la boca tienen sensores para la luz, los olores y los sabores, en el interior del cuerpo también las células tienen sensores similares que le permiten conocer su entorno y adaptarse a nuevas situaciones.

El olor o la vista son la respuesta a sustancias químicas que hay en el ambiente. "Estas sustancias tienen una forma que es reconocida por el receptor y, una vez este detecta su presencia, cambia de estructura y eso a su vez es detectado por las proteínas G en el interior de la célula, lo que a su vez genera cambios que terminan traduciéndose en un olor, por ejemplo", explica Federico Mayor Menéndez, catedrático de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad Autónoma de Madrid, investigador del Centro de Biología Molecular Severo y presidente de la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular.

Tal y como explica Mayor Menéndez, los descubrimientos de Lefkowitz hicieron posible identificar estos receptores a principios de los 80 para, posteriormente, desentrañar el mecanismo de señalización y regularización, es decir, su modo de actuación. "Fue Kobilka el que finalmente descubrió su estructura molecular [cuyos datos se publicaron en la revista Nature en 2011]. Se trata de una proteína serpentina que cruza siete veces la membrana celular, de ahí que coloquialmente se les diga receptores serpentina. Además, mostró su estructura cuando están activados y cuando están apagados, es decir, con y sin señal", explica este investigador que fue colega de Kobilka y discípulo de Lefkowitz entre 1985 y 1986, cuando estudió en su laboratorio, y que afirma "alegrarse enormemente por el reconocimiento".

Diana de medicamentos

Estas 'máquinas' moleculares son las dianas del 50% de los medicamentos actuales. "Por ejemplo, el tratamiento del asma está basado en fármacos contra estos receptores, lo mismo que la terapia contra la hipertensión o el formado por antiácidos", señala Mayor Menéndez.

Los receptores serpentina también participan en la detección y regulación de muchas hormonas, por ejemplo en la hormona luteinizante, una de las responsables de la menstruación, la oxitocina, cuyo papel es fundamental en el parto, o la vasopresina, que tiene relación con la constricción de los vasos y la tensión arterial.

"La contribución concreta de estos investigadores es más importante desde el punto de vista biológico que desde la química médica. Porque los fármacos que tienen por diana estos receptores habían sido descubiertos antes de su hallazgo, mediante prueba y error. Lo que sí que es posible es que la aportación de estos científicos contribuya podría permitir de cara al futuro una nueva manera de hacer las cosas, ahora se pueden desarrollar los fármacos de manera distinta. Es posible que se abra una nueva ventana de oportunidades", asegura Giralt.

Los investigadores premiados se repartirán los diez millones de coronas suecas con los que está dotado el premio (1.100.0000 euros).

Este galardón sucede a los ya conocidos esta misma semana de Medicina y Física, que han premiado, respectivamente, a los padres de la reprogramación celular, John P. Gurdon y Shinya Yamanaka, y a los pioneros de la física cuántica, Serge Haroche y David Wineland.

El año pasado, el Nobel de Química premió a Daniel Shechtman, del Instituto Israelí de Tecnología de Haifa, por su descubrimiento de los cuasicristales, estructuras atómicas construidas mediante mosaicos similares a los del mundo árabe, como los que adornan la Alhambra de Granada, pero que nunca se repiten a sí mismas. Es decir, no siguen el patrón de construcción de los cristales convencionales que forman estructuras simétricas.