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La proteína fluorescente que ilumina a la ciencia

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La proteína fluorescente que ilumina a la ciencia

Área: BiologíaQuímica — Lunes, 13 de Octubre de 2008
Otorgan el premio Nobel de Química a los tres científicos que hicieron posible el desarrollo de las proteínas fluorescentes.
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Estructura de la GFP. Foto: USCD.
Ya se han otorgado los premios Nobel de este año. No podemos cubrir todos ellos y los medios convencionales ya se han ocupado de ello. Pero desde aquí nos queremos fijar en uno de ellos, concretamente en el de Química, que va a parar a Osamu Shimomura, Martin Chalfie y Roger Tsien por el descubrimiento y desarrollo de la proteína fluorescente o GFP y sus derivados. Los tres científicos compartirán el premio de 10 millones de coronas suecas, o lo que es lo mismo unos 1,4 millones de dólares. La proteína GFP fluoresce emitiendo luz verde cuando sobre ella incide luz azul o ultravioleta.
Todo empezó en el verano de 1961 cuando el joven japonés Osamu Shimomura viajó junto con otros pasajeros a lo largo de los EEUU preguntándose por el secreto de las medusas luminescentes. Su trabajo sobre la medusa Aequorea victoria le hizo dar finalmente con el descubrimiento de la GFP, proteína que logró aislar. En 1994 Martin Chalfie informó en Science haber clonado el gen que codificaba esta proteína en la bacteria Escherichia coli y en el nematodo Caenorhabditis elegans. A partir de este trabajo Roger Tsien creó toda una extensa familia de proteínas que fluorescen en una multitud de colores a lo largo del espectro visible.
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A partir de la medusa Aequorea victoria se aisló la proteína GFP. Para ver la foto con el color resaltado pinchar aquí. Foto: Markus Nolf, Wikimedia Commons.
Estas proteínas han sido una de las herramientas más importantes de la Biología Molecular durante todos estos últimos años y han permitido seguir la expresión de genes y otras moléculas dentro de las células y los organismos.
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Células de levadura con varias versiones de GFP incorporadas. Foto: Masur, Wikimedia Commons.
Parece que es un descubrimiento de escasa importancia, pero nada más lejos. No hay que dejarse llevar por lo titulares sensacionalistas sobre cerditos verdes.
A veces los descubrimientos científicos se basan en otros previos y modestos. En este caso muchos descubrimientos en genética no podrían haberse dado si no fuera por esta proteína y sus derivados. Permite ver procesos que antes eran invisibles, como el desarrollo de las células nerviosas en el cerebro o cómo las células cancerosas se extienden por un organismo produciendo metástasis.
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Neuronas teñidas con esta técnica. Foto: Livet y colaboradores.
Pueden permitir, por ejemplo saber los movimientos, posición e interacciones de proteínas específicas y así revelar los posibles problemas de su malfuncionamiento que deriven en enfermedades. Un ejemplo de este tipo puede ser las alteraciones que produce el Alzheimer.
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Salamandra transgénica. Foto: Max-Planck Institute.
La GFP y sus derivados se han usado en muchas aplicaciones médicas, desde en la investigación para curar la sordera o en la primera modificación genética de un primate. Ahora se utiliza, por ejemplo en investigación para el desarrollo de tratamientos de la enfermedad de Huntington. También puede revelar cómo las células beta productoras de insulina se crean en el páncreas según el embrión se desarrolla. E incluso se ha usado en los intentos de creación de vida sintética.
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Mosca de la fruta. Foto: Klebes lab.
El método de uso típico de estas proteínas fluorescentes se basa en su utilización conjunta con la proteína que se quiera estudiar. Como se sabe la secuencia que codifica la GFP se puede utilizar su gen como marcador. Por técnicas de ingeniería genética se introduce un gen extraño a estudiar en un organismo y junto a él se inyecta el gen de GFP. De este modo, una vez se tiene el organismo adulto (o el embrión) sólo es necesario iluminarlo con luz ultravioleta para ver dónde se ha expresado el nuevo gen.
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Ratones modificados para expresar GFP en todas las células de su cuerpo. Foto: University of Pennsylvania.
No sólo sirve para la investigación básica, sino que tiene aplicaciones prácticas, como comprobar la presencia de arsénico en el agua con sólo iluminarla con luz UV si se ha añadido previamente un marcador basado en esta proteína, o buscar agentes biológicos o tóxicos de un posible ataque terrorista. Chalfie dice recibir cartas rutinariamente en las que se describen usos potenciales para esta técnica. Una de las más extrañas consistía en usar bacterias marcadas con GFP para localizar minas en campos minados.
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Macacos modificados para expresar GFP junto al gen que produce la enfermedad de Huntington. Foto: Anthony Chan, Yerkes National Primate Research Center.
El año pasado más 12.000 artículos publicados informaban del uso de GFP y otras proteínas fluorescentes. Según algunos expertos este tipo de proteínas son probablemente tan importantes como el desarrollo del microscopio lo fue en época. La técnica tiene pocos años y seguro que nos revelará muchas cosas en el futuro.
Desde aquí damos las gracias a estos tres científicos por haber traído más luz al conocimiento humano.
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Thalia