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FP6

Reportaje destacado

Financiado con arreglo a: FP6-LIFESCIHEALTH

Grandes logros de proyectos - Conocer la estructura molecular proteínica a través de los cristales

Conocer el funcionamiento de las proteínas a escala atómica es básico para aplicaciones biotecnológicas como el diseño de fármacos a medida. Naomi's Nucleants™ es un producto nuevo que sirve para generar cristales de alta calidad con los que trazar un mapa de las estructuras moleculares de proteínas importantes.
Grandes logros de proyectos - Conocer la estructura molecular proteínica a través de los cristales
La especificidad a escala molecular es un prerrequisito del diseño racional de productos farmacéuticos. Para que el fármaco manipule con éxito las cascadas bioquímicas celulares es preciso acoplar un grupo molecular concreto a la proteína objetivo. De esta manera se puede evitar una reacción no deseada o, por el contrario, activar una ruta útil.

La mejor forma de determinar la estructura atómica de muchos materiales es emplear la cristalografía de rayos X a fin de obtener una imagen tridimensional de los electrones. Un escollo inherente a esta técnica ha sido siempre la obtención de cristales de alta calidad, un proceso que comienza con la nucleación, durante la cual se forman núcleos estables. A partir de ese punto los núcleos crecen y se diferencian en monocristales difractantes. Por esta razón el objetivo de muchos grupos de investigación ha sido, y continúa siendo, obtener un nucleante universal.

Naomi's Nucleants™ constituye el avance más eficaz hasta la fecha en este sentido. Gracias al apoyo del proyecto Opticryst del 6° Programa Marco, la profesora Naomi Chayen, especialista en medicina biomolecular del Imperial College de Londres (Reino Unido), y sus colegas aprovecharon y contribuyeron a dos décadas de investigación multidisciplinaria para alcanzar una formulación que provoca nucleación en muchas proteínas que hasta ahora presentaban problemas en el proceso de cristalización.

Previamente a este avance se habían probado diversos materiales, entre ellos minerales, mica, algas pulverizadas y pelo de caballo. Tres características principales estimulan la nucleación: superficies con carga electroestática, rugosidad y, quizá la más importante, presencia de poros. Durante las pruebas realizadas por la profesora Chayen y su equipo, se demostró que la silicona porosa es un buen nucleante, hecho que les animó a estudiarla en profundidad.

El ingrediente principal de Naomi's Nucleants™ descubierto gracias a la investigación es un vidrio bioactivo obtenido por sol-gel, amorfo y mesoporoso, conocido como biovidrio. En consonancia con lo observado en investigaciones anteriores, los poros de este material van desde los dos hasta los diez nanómetros de ancho y presentan una gran variedad de formas. El tamaño del poro es crucial, pues es lo bastante pequeño como para que se rellene pero lo suficientemente grande como para permitir el crecimiento una vez que el cristal emerge.

Entre las proteínas que se pueden cristalizar con Naomi's Nucleants™ se encuentran un modulador de la sístole cardiaca y una hormona peptídica que podría utilizarse para controlar el apetito. También existen aplicaciones posibles en ecología y conservación. En este sentido, se pueden producir cristales de proteínas naturales pigmentadas procedentes de algas y del caparazón de las langostas para sustituir pigmentos tóxicos y carcinógenos.

Naomi's Nucleants™ funciona en un amplio intervalo de pH, evita la formación de maclas (por la que dos cristales distintos crecen juntos en un mismo plano), contribuye a lograr una nucleación controlada y los cristales resultantes se desprenden fácilmente. Probablemente lo más destacable de este producto es que representa un gran avance hacia el logro de un nucleante universal, ya que facilita la cristalización de catorce proteínas, la mayor cantidad registrada hasta la fecha por un único nucleante.

Naomi's Nucleants™ puede adquirirse en Molecular Dimensions Limited, en la dirección http://moleculardimensions.com/. El producto está reseñado en la página de inicio bajo el título «Nucleating grains - the most effective of any tested» y se puede encontrar en la lista de nuevos productos.

Este nuevo producto reviste una importancia indudable para la genómica estructural y el diseño racional de fármacos. Además, las proteínas son los obreros celulares de todas las formas de vida. Por consiguiente, el conocimiento de su estructura molecular puede abrir las puertas a un sinfín de aplicaciones en las ciencias de la vida.

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