Simuladores biológicos

En el Laboratorio de Bioinformática Estructural que dirige Adrián Turjanski en el INQUIMAE, los investigadores observan, mediante simulaciones realizadas en computadoras, cómo reacciona determinada macromolécula frente a diversos fármacos y pueden llegar así a determinar si cierta droga es capaz de inhibir una enzima o si un par de proteínas pueden interactuar entre sí.

27 Mar 2012 POR Patricia Olivella

Comprender cómo funcionan las proteínas es parte fundamental del objetivo de trabajo del grupo de investigación en Bioinformática Estructural que dirige, en el INQUIMAE, el doctor Adrián Turjanski, científico repatriado número 600 del Programa Raíces del ministerio de Ciencia y Tecnología. Para lograrlo, los miembros del equipo, simulan el funcionamiento y analizan la estructura de macromoléculas biológicas, como son las proteínas y el ADN, utilizando técnicas de bioinformática.

La bioinformática es una rama de la ciencia que, mediante el uso de las tecnologías informáticas y algoritmos computacionales, estudia los sistemas biológicos. Algo así como observar en “realidad virtual” algunos procesos que ocurren en el organismo. Entre otras cosas, y en términos más académicos, la bioinformática estudia el flujo de la información entre la organización y la regulación de los genes en la secuencia del ADN, la identificación de sus zonas de transcripción, la predicción de la estructura de las proteínas a partir de su secuencia y el análisis de la función de estas macromoléculas en el organismo. En este marco, la bioinformática estructural es una subdisciplina que permite caracterizar y modelar, mediante técnicas computacionales, estructuras macromoleculares, principalmente proteínas, ADN y ARN, y sus interacciones. “Los dos objetivos generales de esta especialidad son la creación de métodos computacionales para manipular, ordenar y analizar la información que se obtiene mediante experimentos y la aplicación de estos métodos para resolver problemas de índole biológico, generando nuevo conocimiento”, explica el Dr. Turjanski, quien además de dirigir el equipo de investigadores, es uno de los pocos especialistas argentinos en bioinformática.

“Cuando observamos la estructura atómica de las proteínas –agrega– vemos que son macromoléculas muy complejas, que tienen funciones muy diversas en las células y que pueden adquirir un gran número de conformaciones. Con la computadora podemos diseñar drogas para inhibir una proteína, podemos predecir la estructura y la función y podemos analizar el comportamiento de una red”. De esta manera, los investigadores pueden observar mediante simulaciones realizadas en sus computadoras, por ejemplo, cómo reacciona determinada macromolécula frente a diversos fármacos, pueden llegar a determinar si cierta droga es capaz de inhibir una enzima o si un par de proteínas pueden interactuar entre sí.

“Trabajamos en varias líneas. Una de las más importantes es comprender como funcionan proteínas de la familia de las MAPKs (por las siglas en inglés de Mitogen-activated protein kinases), que están involucradas en un gran número de procesos fisiológicos y patológicos, como por ejemplo, la proliferación celular y el cáncer”, detalla el investigador.

En el laboratorio que dirige Turjanski, constituido por un equipo interdisciplinario de estudiantes formados en las diferentes carreras de la facultad, como químicos, biólogos o licenciados en computación, la mayor parte del trabajo se realiza con computadoras. “Por ahora, sólo una parte menor de nuestro laboratorio realiza experimentos para comprobar o direccionar lo que se hace en la computadora”, dice Turjanski.

Entre las diversas líneas de investigación que lleva adelante el grupo, también se encuentran en el análisis del genoma de la tuberculosis para identificar nuevos blancos terapéuticos y diseñar drogas. Pero la tuberculosis no es la única enfermedad en la mira de los investigadores. También trabajan en la comprensión de los mecanismos moleculares y en el desarrollo de medicamentos para dengue, enfermedad de Chagas y cáncer. Otro genoma que atrae el interés del equipo es el de las bacterias extremófilas, es decir aquellas que viven en condiciones ambientales extremas como en la Antártida o las lagunas de altura del norte argentino; su caracterización les permite a los especialistas buscar proteínas de interés biotecnológico e identificar nuevas funciones.

Como parte de los proyectos más recientes, el Dr. Turjanski dirige un importante subsidio, de ocho millones de pesos, para montar una plataforma bioinformática nacional. “La idea es generar una estructura capaz de brindar servicios bioinformáticos tanto al sector público como privado, ya sean investigadores, hospitales, ministerios o empresas”, comenta Turjanski. Estos servicios pueden significar el análisis completo de datos de secuenciación, el diseño de una droga para una enfermedad, el armado de una base de datos, o el desarrollo de un software con aplicaciones específicas. El proyecto que dirige el Dr. Turjanski involucra a la UNSAM, el INDEAR, la Universidad Católica de Córdoba, y a distintos investigadores de los departamentos de computación, química biológica y química inorgánica de esta Facultad. “Llevamos adelante proyectos con empresas farmacéuticas para el desarrollo de drogas, o de biotecnología para la búsqueda de nuevas proteínas o de computación para el desarrollo de software para medicina personalizada”, concluye Turjanski.