Investigadores de la Universidad de Santiago de Compostela han demostrado por primera vez la viabilidad de inducir transformaciones químicas de origen artificial en una estructura subcelular. La metodología abre la puerta al desarrollo de herramientas que permitan manipular la vida celular de forma programada, con la vista puesta en el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas.
En el interior de nuestras células se producen constantemente miles de transformaciones químicas catalizadas por enzimas naturales, sustancias de tipo proteico que facilitan estos procesos y permiten que los cambios tengan lugar a temperatura moderada. Pero, ¿y si fuéramos capaces de diseñar sustancias metálicas de origen sintético que puedan funcionar como enzimas artificiales, induciendo transformaciones químicas que no existen en la naturaleza?
Con este objetivo trabajan a diario los miembros del proyecto MetBioCat del Centro Singular de Investigación en Química Biológica y Materiales Moleculares (CiQUS), liderado por el profesor José Luis Mascareñas y financiado con una de las ayudas Advanced Grant del Consejo Europeo de Investigación (ERC).
En el marco de este proyecto europeo, el grupo presenta ahora en Nature Communications un nuevo resultado en la frontera interdisciplinar entre la química y la biología celular: un complejo metálico compuesto por rutenio capaz de atravesar las membranas celulares y acumularse de forma preferente en la mitocondria de células vivas que, una vez localizado en su destino intracelular, consigue inducir la transformación de sustratos exógenos y generar productos activos.
Sustancias metálicas en el interior de las células
El equipo ya había demostrado anteriormente que era viable introducir sustancias metálicas con rutenio en el interior de las células.
Ahora han conseguido dirigir este tipo de complejos metálicos a un orgánulo subcelular específico (las mitocondrias), demostrando que estos complejos mantienen su funcionalidad catalítica. Un destino que no resulta trivial, ya que se trata de uno de los orgánulos celulares más relevantes: consideradas la central energética de las células, las mitocondrias son fuente de trifosfato de adenosina la molécula rica en energía de la que se surten los seres vivos para realizar la mayor parte de sus tareas.
El trabajo, desarrollado íntegramente en los laboratorios del CIQUS por los investigadores postdoctorales del grupo María Tomás, Miguel Martínez y José Couceiro, demostró que situando el catalizador artificial en la mitocondria es posible alterar de forma selectiva su funcionamiento, mediante la introducción de sustratos inertes que se convierten en activos únicamente cuando se encuentran con dicho catalizador.
Este tipo de metodología, consistente en la generación de actividad y basada en la acción dual de un catalizador y un sustrato inactivo abre la puerta al desarrollo de poderosas herramientas que permitan manipular la vida celular de forma programada, con la vista puesta en el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas.
En cualquier caso, el profesor Mascareñas insiste en que este trabajo se enmarca en la esfera de la curiosidad y la creación conceptual, y prefiere ser cauto. "Se trata de un tipo de investigación dirigida la generación de conocimiento nuevo, y tenemos que ser prudentes. Aún hay mucho que hacer y averiguar hasta que podamos pensar en posibles aplicaciones prácticas. Son proyectos de alto riesgo que presentan muchas dificultades, entre otras cosas por problemas de biocompatibilidad entre nuestros complejos metálicos no naturales y las células de organismos vivos", concluye.
Referencia bibliográfica:
María Tomás-Gamasa, Miguel Martínez-Calvo, José R. Couceiro, José L. Mascareñas “Transition metal catalysis in the mitochondria of living cells. Nature Communicatrios (7 septiembre, 2016)
La Real Academia Sueca de las Ciencias ha concedido la mitad de este galardón al bioquímico estadounidense David Baker por diseñar desde cero nuevas proteínas mediante su programa RoseTTAFold. La otra mitad la comparten el británico Demis Hassabis y el también estadounidense John M. Jumper, ambos de la empresa DeepMind de Google, que lograron predecir las estructura proteicas con IA.
Un estudio internacional con participación del CSIC ha demostrado que reemplazar un solo átomo en posiciones estratégicas de la secuencia genética puede revertir su dirección de rotación. Según los autores, el hallazgo podría convertirse en una importante diana terapéutica al desempeñar un papel importante en diversos procesos biológicos.
