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El Premio
Nobel de Química de este año ha sido concedido a Roger D.
Kornberg por sus estudios relativos a cómo la información
almacenada en los genes es copiada y posteriormente transferida a
las partes de las células que producen proteínas. Kornberg fue el
primero en dar una descripción de este proceso a nivel molecular
para el grupo de organismos llamados eucariotas (los cuales en
oposición a las bacterias tienen un núcleo celular bien definido).
Los mamíferos (nosotros mismos), así como las levaduras, pertenecen
a este grupo de organismos. |
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Robert D. Kornberg |
Robert D. Kornberg. (1947)
U.S.A.
"Por sus estudios de las bases moleculares de la trascripción
celular en eucariotas." |
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La constante
trascripción de la información genética en el ADN es un proceso
fundamental para todos los seres vivos. La información genética de la
molécula de ADN necesita ser copiada. Esta función es llevada a cabo por
el ARN mensajero, una molécula que se encarga de transportar esta
información hacia las partes de las células encargadas de la síntesis de
las proteínas.
Si el proceso de
trascripción es interrumpido el organismo no tarda en morirse, ya que
cesa la producción de proteínas en las células. Es lo que sucede en casos
de envenenamiento con ciertos tipos de hongos, como la Amanita Muscaria.
La toxina de este hongo bloquea la función de una enzima, la ARN-polimerasa
que tiene un papel fundamental en el
proceso de trascripción. En pocos días la toxina pasa del intestino al
hígado y a los riñones, destruyéndolos lentamente. Muchas enfermedades
(como el cáncer, enfermedades cardiacas y diferentes tipos de procesos
inflamatorios) también son debidas a fallos en el proceso de trascripción. |
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Todas las células del cuerpo contienen la
misma información genética, pero existe una gran variedad de órganos y, en
consecuencia, deberán existir distintas maneras de transcribir la
información para que se produzcan unas proteínas u otras.
El conocimiento del proceso de trascripción
es también fundamental para entender como las células madre (stem cells)
evolucionan hasta dar diferentes clases de células con funciones bien
definidas en diversos órganos.
Entender cómo se
regula la trascripción es, por tanto, uno de los pasos que es necesario
dar si queremos aprovechar el gran potencial terapéutico de las de las
células madre. |
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El proceso de
trascripción comienza cuando la doble hélice del ADN se abre y se genera
un filamento de RNA que constituirá una especie de “negativo” de ADN
progenitor. La pregunta fundamental es cómo se produce este proceso
Se entiende que el mecanismo que debe asegurar que los aminoácidos sean
copiados en el ARN de manera correcta debe ser muy específico. La llave
del proceso la tiene una enzima llamada ARN-polimerasa que controla todo
el proceso. |
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La imagen de
la izquierda muestra la ARN-polimerasa en plena acción. La molécula
blanca y grande, que parece un puñado de alambres, es la ARN-polimerasa
sirviendo de soporte a un filamento de ADN (en azul). La molécula de
ARN_polimerasa mantiene al filamento de ADN en la posición correcta
durante la trascripción y crea una minúscula “cavidad”, tan pequeña
que solamente aceptará el bloque de ARN correcto. Si un bloque
incorrecto de ARN trata de colocarse en la cavidad, simplemente no
cabe. El bloque equivocado no puede colocarse
en el puzzle. |
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Una vez que un nuevo bloque ha sido
insertado en la posición correcta el filamento de ADN es empujado
hacia delante por una pequeña estructura en hélice (en verde, situado
debajo del filamento de ADN) de la polimerasa. Esta especie de resorte
se mueve hacia a delante y hacia atrás gracias a constantes cambios en
su estructura (este es, precisamente, el mecanismo que es
destruido por la toxina de la Amanita, mencionado más arriba). De esta
manera el filamento de ADN es colocado una y otra vez en la posición
correcta para añadir un nuevo bloque al filamento de ARN que se
construye.
El aspecto
verdaderamente revolucionario de la representación que Kornberg ha
creado es que permite la visualización completa del proceso de
trascripción. Lo que se puede ver es un filamento de ARN en
construcción y las posiciones exactas del ADN, polimerasa y ARN
durante el proceso. De una manera ingeniosa Kornberg ha logrado
congelar el proceso de construcción del ARN. Para ello Kornberg ha
creado las formas cristalinas de las moléculas implicadas y ha “tomado
una foto” de ellas usando rayos X. A partir de los datos
cristalográficos obtenidos, un ordenador puede calcular las posiciones
reales de átomos y moléculas. La imagen que se muestra ha sido creada
por un ordenador. |
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