Los investigadores han logrado obtener un mapa tridimensional de alta resolución de una molécula relativamente grande, compleja y poco común: el ribosoma completo (la maquinaria que produce proteínas) de las mitocondrias (la central energética intracelular) de los mamíferos.
La estructura del ribosoma mitocondrial de los mamíferos. En el centro se ven dos moléculas de ARNt (amarilla y rosa), que llevan al ribosoma los componentes básicos de las proteínas. (Visualización: Basil Greber, Nenad Ban / ETH Zurich)
Cada segundo se producen nuevas proteínas en todas las células de nuestro cuerpo como parte de su metabolismo normal. Los ribosomas, complejos moleculares formados por numerosos componentes, son los principales actores de este proceso. Leen la información codificada en una copia del material genético y ensamblan proteínas conforme a ese plano, componente a componente. En las células de los seres humanos y de otros mamíferos hay dos tipos de ribosomas: los ribosomas «normales», que se encuentran en grandes cantidades en todas las células, y los ribosomas estructuralmente distintos y menos numerosos de las mitocondrias. Estas son compartimentos celulares que también se describen como las centrales energéticas de las células, pues proporcionan la energía necesaria para todos los procesos celulares.
Desentrañar la estructura tridimensional detallada de los ribosomas mitocondriales no es tarea fácil. Por un lado, como todos los ribosomas, los mitocondriales son moléculas relativamente grandes y complejas. Por otro, su escaso número dificulta la obtención de ribosomas mitocondriales altamente purificados. Hace un año, investigadores de ETH dirigidos por Nenad Ban, profesor del Instituto de Biología Molecular y Biofísica, y Ruedi Aebersold, profesor del Instituto de Biología de Sistemas Moleculares, determinaron con éxito la estructura detallada de una subunidad del ribosoma mitocondrial de los mamíferos o, más concretamente, de los cerdos. En una investigación posterior que acaba de publicarse en la revista Science, el mismo equipo ha obtenido ahora un mapa tridimensional del ribosoma mitocondrial completo de los cerdos.
Moléculas «en acción»
Una característica especial de la estructura molecular que se presenta ahora es que muestra el ribosoma «en acción». Además del propio ribosoma, los investigadores de ETH lograron cartografiar una molécula que contiene el plano de una proteína (denominada ARNm) unida al ribosoma. También cartografiaron dos moléculas de ARNt, que llevan al ribosoma los componentes básicos de las proteínas.
Los investigadores lograron su objetivo combinando dos técnicas: la microscopía crioelectrónica, en la que se congela rápidamente una muestra antes de examinarla, y la espectrometría de masas. Así obtuvieron la estructura tridimensional del mitorribosoma de los mamíferos con una resolución sin precedentes de 3,8 angstroms (menos de 0,4 nanómetros). «La microscopía crioelectrónica ha avanzado mucho en los últimos años. Hoy tenemos detectores de electrones que pueden corregir los pequeños movimientos de la muestra que, de otro modo, provocarían imágenes borrosas», explica el profesor de ETH Ban. Los científicos realizaron los experimentos de microscopía crioelectrónica en el Centro Científico de Microscopía Óptica y Electrónica (ScopeM) de ETH Zurich.
Los ribosomas de las mitocondrias comparten similitudes con los de las bacterias. Conocer su estructura exacta es importante, entre otras cosas, para la investigación farmacéutica; por ejemplo, para desarrollar antibióticos que ataquen los ribosomas de las bacterias y mantengan bajo control a los microorganismos, pero que no provoquen efectos secundarios adversos en las mitocondrias humanas.
Este artículo se publica en colaboración con ETH Zurich. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autor: Fabio Bergamin estudió Biotecnología en Basilea y Estrasburgo y obtuvo un doctorado en Inmunología por la Universidad de Berna.
Imagen: Especialistas técnicos en genética molecular trabajan en el Centro de Genética Humana y Molecular. REUTERS/Jim Young.
