Anfinsen y la arquitectura de las proteínas

Si cada una de las proteínas que conforma a los seres vivos fuera una figura de origami, las instrucciones para su plegado en tres dimensiones habría que buscarlas en su secuencia de aminoácidos. La primera prueba de este principio científico, que ya forma parte de todos los libros de texto de Biología, la aportó en 1961 un bioquímico norteamericano llamado Christian B. Anfinsen (1916-1995), un descendiente de inmigrantes noruegos que trabajaba en los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos, y que años después se haría con un Nobel.

Anfinsen quería entender de qué dependía la organización espacial de una proteína, su forma 3D, imprescindible para que funcione correctamente. Buscando para sus experimentos una molécula sencilla y cuya actividad fuera fácilmente medible, se decantó por la ribonucleasa, una enzima que rompe en fragmentos el ARN. Y para estudiarla tuvo una idea que hasta entonces a nadie se le había ocurrido: desplegar la proteína y ensayar luego su replegamiento.

Desplegar una proteína implica romper las uniones moleculares para provocar la pérdida de la estructura natural de la proteína (desnaturalización) y de sus propiedades biológicas. Anfinsen lo hizo mezclando mercaptoetanol y urea, y la proteína pasó de ser una compleja figura tridimensional a una larga cadena estirada. La duda era: ¿sería reversible el cambio? Y en caso afirmativo, ¿se volvería a plegar exactamente igual?

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Christian B. Anfinsen demostrando cómo se pliega una proteina. Crédito: Richard T. Nowitz

El bioquímico estadounidense no tardó en resolverlo. Cuando se restauraban las condiciones ambientales óptimas, ¡voilà!, la proteína volvía a su forma nativa y recuperaba el 100% su actividad. Era imposible que por puro azar formara siempre exactamente sus cuatro enlaces nativos al volver a plegarse. Sin duda, existían unas instrucciones únicas sobre cómo doblarse y debían estar contenidas en su propia secuencia. La estructura primaria, concluía, es todo lo que una proteína necesita para su plegamiento correcto. Acertó aquel científico maduro que se había equivocado de adolescente, cuando creía que todos sus compañeros de instituto eran genios excepto él. Anfinsen tenía mucho que aportar a la biología molecular y a la genética.

De hecho, no se quedó ahí en sus pesquisas sobre la ribonucleasa. Cumpliendo la máxima de Einstein de que “Lo importante es no dejar de hacerse preguntas”, decidió averiguar qué hacía que, entre las 104 posibles opciones de plegamiento de esta enzima, la naturaleza se decantase por esa y por ninguna otra. Y concluyó que se trataba, en esencia, de una cuestión de ahorro energético. Dicho de otro modo, de todas las conformaciones posibles, toda proteína se decanta por la que menos energía consume dentro de la célula. Es el dogma de Anfinsen, que le hizo merecedor del Premio Nobel de Química en 1972. Después se ha sabido que existe una excepción para este dogma: los priones, causantes del llamado “mal de las vacas locas” (encefalopatía espongiforme bovina), que se vuelven infecciosos precisamente por cambios en su estructura tridimensional.

 Estructura 3D de la molécula de ribonucleasa estudiada por Anfinsen. Crédito: Vossman / UCSF Chimera

Estructura 3D de la molécula de ribonucleasa estudiada por Anfinsen. Crédito: Vossman / UCSF Chimera

Durante el resto de su carrera, este bioquímico y aficionado a la música —que tocaba la viola y el piano para relajarse— se dedicó principalmente a desarrollar técnicas cromatográficas de secuenciación que permitieran leer el “código” de muchas proteínas, así como a entender el funcionamiento de unos seres vivos singulares, las bacterias hipertermófilas, que subsisten a temperaturas extremadamente altas, próximas al punto de ebullición, en las que parece inimaginable la existencia de vida.

Tras vivir los horrores de la segunda Guerra Mundial durante una estancia en Dinamarca, fue un defensor del desarme nuclear y de los derechos humanos. Durante la Guerra Fría defendió la colaboración científica entre EEUU y la Unión Soviética. Anfinsen fue uno de los premios Nobel que manifestó su rechazo en 1973 a la decisión de dar prioridad a la investigación sobre el cáncer, tomada por el presidente de EEUU Richard Nixon. Luego se opuso públicamente a la política científica de Reagan, que aplicó duros recortes a la investigación biomédica. Y también estuvo implicado en una misión de rescate a Argentina en 1981, para liberar a doce científicos detenidos por el gobierno militar del dictador Jorge Rafael Videla.

Además de su activismo político, aportó interesantes reflexiones sobre la relación entre ciencia y religión. En un intercambio de correspondencia el físico Henry Margenau, Anfinsen aclaró que si bien para él el origen del universo lo explicaba el Big Bang, y el origen de la vida era “una consecuencia inevitable de la evolución del universo”, no lo consideraba incompatible con tener creencias religiosas. “La religión busca respuestas místicas y la ciencia responde a la curiosidad humana mediante las leyes físicas que rigen el mundo”, defendía. Respecto a sus pensamientos sobre la existencia de Dios, declaró: “Creo que solo un idiota puede ser ateo. Debemos admitir que existe un poder o fuerza incomprensible con conocimiento ilimitado que puso en marcha en primera instancia el universo. […] Parece obvio que nadie entenderá jamás lo que ocurre realmente y que lo mejor que podemos hacer es relajarnos y disfrutar”.

Elena Sanz para Ventana al Conocimiento