Una leonesa en la élite de la cristalografía
Noelia Bernando convierte las proteínas en cristales para analizar las moléculas, el último eslabón de las células en el que los científicos buscan una vía que permita diseñar nuevas terapias contra el cáncer y las inflamaciones..
Noelia Bernardo García, en el laboratorio del Instituto Rocasolano del CSIC. DL
carmen Tapia | león
Los científicos buscan encontrar en el origen, en el nivel biológico inicial de la vida de la célula, qué falla en el proceso que hace que se produzcan las enfermedades. La leonesa Noelia Bernardo García utiliza la cristalografía de rayos X para la caracterización de las bases moleculares que regulan la degradación de una proteína que está directamente relacionada con enfermedades humanas como los desórdenes inflamatorios, neurológicos y el cáncer.
Bernardo García está en Francia. Realiza una estancia postdoctoral en Biologie Structurale des Petites GT Pase, Laboratoire de Biologie et Pharmacologie con la científica Jacqueline Cherfils. Trabajan en la caracterización estructural y funcional de proteínas relacionadas con su señalización celular y cáncer. Es la experta en cristalografía del grupo francés que busca abrir caminos a nuevas terapias para combatir bacterias, procesos infecciosos y curar el cáncer.
«Para el desarrollo de esta investigación es necesario un enfoque multidisciplinario que combina el uso de la cristalografía de rayos X, la ingeniería de proteínas y el uso de herramientas bioinformáticas con el objeto de conocer la estructura tridimensional de las proteínas, así como el análisis de las interacciones con otras proteínas y el uso de herramientas bioinformáticas con el objeto de conocer la estructura tridimensional de las proteínas y el análisis de las interacciones con otras para entender los procesos biológicos en los que están involucradas», explica la investigadora leonesa. «Aunque el grupo de París cuenta con todo lo necesario para el desarrollo de la cristalografía de rayos X y son especialistas en biofísica y bioquímica, mi incorporación al grupo permitirá reforzar y mejorar este aspecto gracias a mis conocimientos en cristalografía».
El objetivo del grupo es entender los procesos a nivel molecular mediante el estudio de la estructura 3D de las proteínas implicadas. «Los procesos inflamatorios y neurológicos así como el cáncer son muy complejos y hay muchos mecanismos moleculares que los regulan rutas de señalización en las que intervienen complejos multiproteicos—». La investigación en la que participa la leonesa busca comprender mejor las reacciones moleculares que controlas los procesos. El estudio de la estructura de proteínas implicadas en procesos inflamatorios y relacionados con cáncer permite establecer las bases para el desarrollo de nuevos fármacos terapéuticos.
La técnica
La investigadora leonesa emplea técnicas biofísicas para poder reconstituir los sistemas multiproteicos en membranas artificiales, lo que permite estudiar su estructura y función en una matriz que se asemeja al medio natural en el que se encuentran. «Las células humanas y animales presentan una envoltura externa que es la membrana lipídica y en el interior, el citosol, donde se encuentra el núcleo y otros orgánulos. La técnica que empleamos utiliza membranas artificiales que se asemejan a las naturales para reconstruir los sistemas multiproteicos en un entorno similar».
Para la resolución de estructuras moleculares y cristalinas mediante la difracción de rayos X se necesita partir de un cristal de proteína de tamaño y calidad adecuados que posteriormente se medirá en fuentes de radiación sincrotón (Esre, Grenoble; Alba, Barcelona; y Soleil de París). Los datos recogidos en el sincrotón son tratados y, a través de diversos métodos de resolución estructural, se obtiene un primer modelo que será sometido a exhaustivos ciclos de refinamiento hasta obtener el modelo final.
«La cristalografía de rayos X puede considerarse como una microscopía de muy alta resolución, mediante la cual podemos visualizar estructuras a nivel atómico. La cristalografía ha sido una herramienta fundamental en el desarrollo de muchos campos de la ciencia, y la biología no podía ser menos», explica Bernardo García. «Para poder visualizar objetos que no podemos detectar a simple vista recurrimos a la utilización de fuentes de radiación electromagnética de una longitud de onda comparable al objeto de estudio que se quiere resolver».
Tiempo, esfuerzo y paciencia. «La técnica es compleja». Un año de trabajo para resolver la estructura de una proteína. Una técnica que presenta varios «cuellos de botella» para la obtención de una muestra de proteína pura y adecuada para su cristalización, la obtención de los cristales de proteína de buena calidad y un patrón de difracción adecuado que permita la posterior resolución de la estructura.
La motivación para continuar con un trabajo en ocasiones frustrante por la lentidud y la complejidad de los resultados «que tardan en llegar» es «ayudar a otros investigadores a desarrollar terapias contra las enfermedades».
Las infecciones
Las infecciones bacterianas producen un gran número de muertes al año. Es el caso del patógeno Streptococcus pneumoniae, causante de infecciones mortales como la neumonía y la meningitis, con mayor incidencia en los países subdesarrollados. «Las bacterias han desarrollado numerosos mecanismos de resistencia a los antibióticos, por lo que se requieren nuevas dianas para el desarrollo de fármacos. La cristalografía de rayos X es una técnica fundamental para conocer la estructura de las proteínas. Hay muchos grupos que se dedican a la biología estructural. Gracias a ella se ha conocido la estructura de la Penicilina, el ADN o el Ribosoma».
En el sincrotrón de Barcelona (Alba). DL