Proteinen indarra: biologia berri baterantz

nanoGUNEko Nanobiomekanika taldea, Raúl Pérez-Jimenez buru dela, proteinen eboluzioa ikertzen ari da biziaren jatorritik; baita indar mekanikoek horiengan duten efektua eta horrek guztiak zenbait gaixotasunetan duen eragina ere.

Raúl Pérez-Jiménez kimikari granadarra nanoGUNEra etorri da Ikerbasque ikertzaile moduan, Nueva Yorkeko Columbia Unibertsitatean zortzi urte igaro ostean. Etorkizun oparoko ikerketa-lerro bat dakar berarekin: indar mekanikoek proteinetan duten efektua ikertuko dute, zeinak hainbat prozesu biologikotan eragiten baitu, hala nola minbizian, birus- eta bakterio-infekzioetan, miokardio infartuan eta beste hainbat gaixotasunetan.

Artilezko haril baten muturretik tira eginez gero, haril hori hedatu egiten da; tira egiten jarraituz gero, haria tenkatzen denean, apurtu egiten da. Artilea tenkatzea eta haustea indar mekaniko baten ondorio da. Antzeko zerbait gertatzen da, une oro, inguratzen gaituen ororekin eta gure osagai den guztiarekin. Lurrak berak zein organismoko nanoelementu txikienak indar mekanikoen eraginez “funtzionatzen” dute, hein batean behintzat. Dena den, oso gutxi ikertu da indar horiek oinarrizko prozesu biologikoetan duten eraginaz.

“Oso ohikoa da indar mekanikoak jasaten dituzten proteinak zenbait gaixotasunekin lotura izatea, baina, paradoxa badirudi ere, ez dakigu askorik horri buruz. Batetik, orain arte ez  zegoelako horiek ikertzeko teknikarik, eta, bestetik, tradizioz, proteinak maila zelularrean eta saiakuntza gutxi-asko zehaztuetan ikertu direlako, osagai mekanikoa kontuan izan gabe”, azaldu du Raúl Pérez-Jiménez nanoGUNEko Nanobiomekanika taldeko buruak. “Asmoa da indar mekanikoek proteinetan duten eragina neurtzea eta, batez ere, kontrolatzea, hainbat patologiatan baliatzeko erabil daitekeen ezagutza berria sortzeko”, dio Pérez-Jimenezek.

Arbasoen arrastoak

Pérez-Jiménezek nanoGUNEn ezarri duen ikerketa-lerroetako bat proteinen eboluzioaren ikerketan oinarritzen da, biziaren jatorritik gaur egun arte. Zientzia-arlo berri bat da, eta kimikari granadarrak hasiera-hasieratik lan egin du arlo horretan. Pérez-Jiménez izan zen, hain zuzen ere, laborategian duela 4.000 milioi urte baino gehiagoko proteinak berpiztu zituen taldeko zientzialarietako bat. Ikerketa hori Nature Structural & Molecular Biology aldizkari entzutetsuan argitaratu zen 2011n, eta gaur egun, oraindik ere, fruituak ematen ari da, Structure aldizkarian abuztuan argitaratu berri den artikulu batean argi geratzen denez. Denboran zehar egindako bidaia bat da, teknika bioinformatikoei esker egindakoa. Proteina modernoen sekuentzietatik abiatuta, erlazio filogenetikoak —ahaidetasuna— eraikitzen dituzte zientzialariek, eta, horietatik, arbasoen sekuentziak ondorioztatzen dituzte. Arbasoproteina horiek proteinen egituraren eboluzioari buruzko informazio baliotsua ematen dute. Gainera, beren ondorengo modernoak hobeto ulertzen lagundu dezaketen ezaugarri bereziak dituzte. Biomekanikaren eta arbaso-proteinen berpiztearen konbinazioak aukera ematen du medikuntzan zein bioteknologian erabilgarriak izan daitezkeen proteina berriak sortzeko.

Mekanofarmakologiaren erronka

Ikertzaileek berpiztutako proteinak tiorredoxinak izan ziren, antioxidatzaile gisa jokatzen duten entzima batzuk, bizidun guztietan daudenak. Pérez-Jiménezek ondo ezagutzen du entzima hori, eta, horrexegatik, haritik tiraka jarraitzeko erronka ezarri dio bere buruari. Tiorredoxinak hainbat gaixotasunekin zerikusia du, hantura arruntekin zein hiesarekin, eta horrek egiten du, hain zuzen, interesgarri. Tiorredoxinaren zein osasunerako garrantzitsuak diren beste proteina askoren funtzioa asaldatu egiten da indar mekanikoen eraginez. Premisa horri jarraituz, Pérez-Jiménez doktorea proteina horiek guztiak ikertzeko lerro berri bat abiarazten ari da. Ikerketa-lerro berri horren helburua da indar mekanikoen eragina kontrolatzea molekula mekanoaktiboen bidez; arlo horri mekanofarmakologia deritzo. 

Arlo horretan ikertzeko tresnarik aurreratuenak dituzte: azken belaunaldiko indar atomikoen bi mikroskopio, mota horretako bakarrak, orain arte estatuan ez zeudenak. Mikroskopio horiek aukera ematen dute oso indar txikiak, pikonewton-mailakoak, proteinetan aplikatzeko. “Proteinak aminoazido-kate lineal batez osatutako molekulak dira, eta tolestuta egon ohi dira, malguki edo artilezko haril baten antzera. Guk katearen mutur bat gainazal batean kokatzen dugu, eta beste muturra, berriz, mikroskopioan dagoen punta bati lotu. Ondoren, nahi dugun indarra aplikatzen dugu, eta proteinatik tiratzen dugu. Prozesu horrek informazio orain dela gutxi arte eskuraezina eta oso baliagarria izan daitekeena ematen digu”, azaldu du Pérez-Jiménezek.

Gaur egun, medikuntza geroz eta “nano”agoa da, eta soluziorik berritzaileenak nanoeskalan mbilatzen eta aurkitzen dira. “Gaixotasunek ehunei, zelulei eta, azkenik,molekulei eragiten diete —dio nanoGUNEko ikertzaile berriak—, eta gure helburua da indar mekanikoak maila molekularrean ikertzen hastea, botika berriak garatzen lagundu dezaketen prozesu berriak aurkitzeko”. “Optimista naiz, baita errealista ere, eta badakit horrek guztiak zer ahalegin eskatzen duen. Helburua da, hamar urteren buruan, zenbait patologiatan aplikazio zuzen bat izango duten teknika berriak garatzea nanoGUNEn. Teknika horiek indar mekanikoetan oinarrituak egongo dira”, bukatu du Pérez-Jiménezek.