Antenas celulares
El Nobel de Química 2012 fue otorgado a los estadounidenses Robert Lefkowitz y Brian Kobilka por sus estudios sobre un tipo de receptores celulares que cumplen un papel fundamental en la adaptación de las células a su entorno. El fenómeno se extiende a los tejidos, órganos y seres completos, y su caracterización ha permitido el desarrollo de nuevos fármacos.
Robert Lefkowitz y Brian Kobilka
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“Muchas de nuestras células reciben, todo el tiempo, señales del exterior: olores, colores, sabores, y también frío y calor, entre otras. Es más, todas nuestras células están en permanente comunicación entre sí. Por ejemplo, ante una situación de peligro, las de la glándula adrenal “saben” que deben producir cortisol y adrenalina. A su vez, las células del corazón, los músculos y los pulmones se ponen a trabajar de manera intensa, pues las piernas necesitan energía y oxígeno para correr rápido y así salvar la vida.
Pero ¿cómo “saben” las células lo que tienen que hacer? La clave reside en unas proteínas que se encuentran en la membrana celular y funcionan como receptores de señales. Robert Lefkowitz y Brian Kobilka, profesores en las universidades de Duke y Stanford, respectivamente, fueron galardonados por la Academia Sueca por sus investigaciones acerca de los denominados receptores acoplados a la proteína G, que operan como antenas moleculares que reciben señales y las retransmiten (“transducen”) al núcleo de las células.
“Los sistemas de transducción de señales permiten que las células se comuniquen y organicen”, explica Omar Coso, profesor en el Departamento de Fisiología y Biología Molecular y Celular de Exactas. Y prosigue: “Si bien todas las células del organismo comparten el mismo genoma, no todas expresan los mismos genes. Las células del ojo expresan un subconjunto, las del músculo esquelético expresan otro; las del corazón, otro. Pues bien, al núcleo de la célula le llegan señales de lo que está ocurriendo en el exterior, y le dicen: ‘Expresá tal gen’, o ‘dejá de expresar tal otro’”.
Esos sistemas están conformados por receptores en la membrana celular y proteínas en el citoplasma que llevan la señal hasta el núcleo. Robert Lefkowitz contribuyó con la caracterización molecular de un tipo de receptores: los acoplados a la proteína G. “Son proteínas que están insertas en la membrana, son como una viborita de aminoácidos que atraviesa la membrana plasmática siete veces”, detalla Coso, que también es investigador del CONICET.
Los siete pasos, como si fueran siete puntadas flojas de hilo a través de la membrana, no están puestos en hilera, sino que forman un anillo, de manera que sobresalen tres asas (como pétalos de una flor), tanto del lado de afuera como de adentro. Las moléculas que llegan al receptor desde el exterior de la célula, quedan atrapadas por esos tres bucles externos, lo cual, al mismo tiempo, produce un cambio en los bucles internos.
“Al llegar la molécula, o ligando, la parte interna del receptor cambia su conformación, y así indica que llegó la señal”, cuenta Coso. Cuando se produce ese cambio en la conformación interna, se acopla la proteína G, que está del lado de adentro, y le pasa la señal a otra proteína, y así sucesivamente, hasta llegar al núcleo y generar un cambio en la expresión de genes.
“Para que la pelota llegue de un arco al otro, el arquero se la pasa a los defensores, los defensores a los mediocampistas, y éstos a los delanteros, que hacen el gol”, grafica Omar Coso.
Infinitas señales
Unos mil genes de nuestro genoma están relacionados con la producción de los receptores acoplados a la proteína G, lo que da una idea de su importancia. ¿Por qué tantos genes? Para que nuestras células puedan recibir una variedad enorme de señales. Los receptores participan de todo lo que es percibido por los sentidos, la vista, el gusto y el olfato. Pero no todas las células expresan todos los receptores. Por ejemplo, diferentes zonas de la lengua expresan distintos receptores, de lo dulce, lo salado y lo amargo. “Los chicos evolucionan con los gustos, tal vez haya una cuestión cultural, pero también de variación, a lo largo de la vida, en la expresión de ciertos receptores”, comenta Coso.
El destino de toda célula está influenciado por los receptores acoplados a la proteína G. Incluso algunos de ellos son oncogenes, es decir, favorecen el crecimiento y duplicación de las células, lo que lleva a la producción de tumores. En el sarcoma de Kaposi, un tumor asociado al sida, hay un oncogen viral que es un receptor de este tipo, y no tiene ligando. Esto significa que, con sólo expresarse, produce cáncer, pues transmite sin cesar señales al núcleo de las células para que éstas proliferen.
Coso trabaja en esta línea de investigación en asociación con investigadores argentinos establecidos en centros de los Estados Unidos, como Enrique Mesri y Silvio Gutkin. En la Argentina, hay una tradición que fue iniciada en el INGEBI por Mirta Flawia y Héctor Torres (fallecido en 2011), quienes trabajaron durante más de treinta años en el tema. También estudia estos receptores Carlos Davio, de la Facultad de Farmacia y Bioquímica de la UBA.
En la Argentina, este premio Nobel causó mucha alegría entre los investigadores que trabajan en el tema, que consideran que el conocimiento aportado por Lefkowitz y Kobilka ha sentado las bases para el diseño racional de fármacos, y ha permitido que hoy se hable de medicina molecular.
