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Isaac asimov


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LA CONFIGURACIÓN. VERSIÓN GRANDE


No se puede pasar por alto una diferencia de estructura, ni siquiera al nivel más rudimentario, aunque no implique diferencia en la función. Puedo demostrarlo claramente refiriéndome de nuevo a la insulina, la proteína con la que se descubrió, la segunda fase del problema de la estructura.

La insulina es un hormona formada por células del páncreas. Ella controla el mecanismo químico del cuerpo encargado de descomponer el azúcar para aprovechar su energía. La insuficiencia de insulina disminuye el ritmo de descomposición del azúcar y se origina la grave enfermedad llamada diabetes mellitus.

La molécula de insulina tiene una estructura mucho más compleja que la de la oxitocina o la vasopresina. Contiene un par de cadenas polipéptidas unidas entre sí por dos conexiones de bisulfuro. Las dos cadenas son la cadena A y la cadena B. La cadena A está compuesto por 26 aminoácidos y la cadena B, por 30. Una parte de la cadena A adopta la forma de rizo por efecto de la conexión bisulfuro de una molécula de cistina, como ocurre también, según hemos visto, en la vasopresina y la oxitacina. Dentro de este rizo se encuentran, además de la molécula de cistina, otros tres aminoácidos.

Se han estudiado las moléculas de insulina obtenidas del páncreas de diferentes especies animales y, salvo en el rizo de bisulfuro, todas ellas son idénticas. Cualquier alteración de los aminoácidos o de su orden de colocación (fuera del rizo de bisulfuro) impide, al parecer, la función de la insulina.

Ahora bien, los tres aminoácidos que se encuentran dentro del rizo de bisulfuro pueden variar, tanto de naturaleza como en el orden o colocación, según las especies, sin que quede afectada la función de la insulina. Los cambios se indican en la figura 34.

Si estos cambios no afectan a la función de la insulina, ¿cuál es su importancia? Sí, pueden tener un interés teórico para el químico que estudia las proteínas; pero, ¿tienen importancia práctica? Aunque parezca extraño, así es.

Generalmente, la insulina no ejerce una gran influencia en la formación de anticuerpos. Afortunadamente, ya que los enfermos de diabetes mellitus necesitan inyecciones periódicas de insulina y sería desastroso que su organismo reaccionara violentamente a la proteína «extraña» pero indispensable. Sin embargo, hay individuos que desarrollan anticuerpos contra la insulina del ganado vacuno y no toleran las inyecciones. En estos casos, generalmente basta con cambiar a la insulina obtenida del páncreas del cerdo. La diferencia de dos aminoácidos entre una cincuentena no basta para modificar la función de la insulina, pero crea la necesidad de otro anticuerpo. El anticuerpo desarrollado contra la insulina del buey no actúa contra la insulina del cerdo y el paciente puede ser tratado de nuevo sin peligro de reacción adversa.





Figura 34. Las distintas insulinas.

Tal vez les parezca ahora que la disposición de los aminoácidos es relativamente intrascendente. En la vasopresina, se puede cambiar uno de ocho aminoácidos (12,5 por ciento) sin que se altere su función. Y, en la insulina, tres de unos cincuenta (6 por ciento). Parece haber un poco de flexibilidad.

Un poco, sí; pero, a veces, ni eso.

Examinemos la hemoglobina, la proteína portadora de oxígeno de los glóbulos rojos que he mencionado ya una o dos veces. Las moléculas de hemoglobina normales que se dan en casi todos los seres humanos se llaman, colectivamente, hemoglobina A.

Hay ciertos individuos (afortunadamente, pocos) cuyo cuerpo fabrica una hemoglobina anormal. Entre estas hemoglobinas anormales podemos citar la hemoglobina S y la hemoglobina C. Las hemoglobinas anormales no absorben el oxígeno con tanta eficacia como la hemoglobina A. Además, en determinadas circunstancias, las hemoglobinas anormales deambulan como cristales dentro del glóbulo rojo, tensando, deformando y dañando la membrana. Por lo tanto, los glóbulos rojos que contienen una hemoglobina anormal no duran tanto como los glóbulos rojos normales. Los individuos que fabrican hemoglobina A además de las versiones C y S aún pueden resistir bastante bien; los que sólo fabrican hemoglobina S o hemoglobina C están condenados a morir pronto.

Ahora bien, la molécula de hemoglobina es diez veces mayor que la de insulina. Contiene un total de 574 aminoácidos, distribuidos entre cuatro cadenas polipéptidas unidas entre sí por conexiones de bisulfuros y atracción eléctrica. Dos de ellas son “cadenas alfa” idénticas, cada una con 141 aminoácidos; las otras dos son “cadenas beta” idénticas, con 146 aminoácidos cada una.

En un lugar determinado de estas cadenas (y de su pareja) hay un ácido glutámico. Si el ácido glutámico de cada cadena se convierte en valina, la molécula pasa a ser de hemoglobina S en lugar de hemoglobina A; si el ácido glutámico se convierte en lisina, la molécula pasa a ser de hemoglobina C. Los restantes quinientos y pico aminoácidos (por lo que ha podido averiguarse hasta ahora) mantienen inalterables su naturaleza y su posición. Por lo tanto, al parecer, la condición de dos aminoácidos de un total de 574 de una proteína determinada representan la diferencia entre una vida sana y una muerte prematura. Es, pues, indudable, que la configuración de la proteína es de capital importancia —hasta el menor detalle— y que no hay margen para cambios.

Desde 1953, en que se resolvió la segunda fase del problema, se ha aplicado ésta a varias otras proteínas, algunas de ellas más complejas. La cadena polipéptida de la vasopresina y la oxitocina tiene sólo ocho aminoácidos; la más larga de las cadenas de la insulina, sólo treinta. Pero en 1960 se averiguó la disposición exacta de todos los aminoácidos contenidos en una enzima llamada ribonucleasa que tiene una cadena compuesta por 124 aminoácidos mantenidos en una complicada serie de rizos por nada menos que cuatro conexiones de bisulfuros que se extienden de uno a otro punto de la cadena.

Es indudable que, disponiendo de una cantidad suficiente de una proteína en estado puro y de tiempo y paciencia, se puede averiguar la configuración de cualquier molécula de proteína, por lo menos hasta la segunda fase.

¿Y la tercera fase? ¿Y la curvatura de la cadena polipéptida a una configuración tridimensional específica, sujeta por conexiones de hidrógeno?

También esto se ha conseguido. A finales de la década de los 50, el químico inglés John C. Kendrew, que trabajaba con el químico de origen austríaco Max Ferdinand Perutz, estudió una proteína llamada mioglobina, que se encuentra en los músculos. Al igual que la hemoglobina, tiene la propiedad de portar oxígeno; pero su tamaño es de la cuarta parte aproximadamente del de la hemoglobina. Está formada por una cadena péptida y un grupo hemo que contiene hierro, mientras que la hemoglobina tiene cuatro de cada. Ahora bien, la única cadena polipéptida de la mioglobina, compuesta por unos 150 aminoácidos, no es una de las cadenas de la hemoglobina que se haya desprendido, sino que tiene una estructura totalmente distinta.

Kendrew sometió cristales de mioglobina a estudios de difracción por rayos X (de esto trataré en otro capítulo) y, poco a poco, pudo determinar la posición exacta de cada una de sus partes. En 1959, pudo confeccionar un modelo tridimensional de la proteína, en el que cada uno de sus átomos, hasta su único átomo de hierro, ocupaba su posición exacta12.

Es de suponer que, con una cantidad suficiente de proteína cristalina pura, tiempo y paciencia, ha de poder construirse el modelo de cualquier proteína. En resumen, las tres fases del problema de la configuración de la proteína pueden considerarse resueltas, por lo menos, en principio.

Desde luego, aún queda mucho por hacer. No obstante, en la actualidad, los químicos especializados en el estudio de la proteína se sienten optimistas y, si tenemos en cuenta los enormes avances realizados durante los veinte últimos años, desde la introducción de la cromatografía del papel, ¿ quién puede reprochárselo?


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