Créditos de las imagenes: latamisrael.
Dejemos los virus de lado por un rato. Hoy les mostramos una fábrica celular en un chip qu podría usarse para diseñar, producir y probar medicamentos contra bacterias resistentes a los antibióticos.
El ribosoma auto sintetizador.
Como fábrica de proteínas de la célula, el ribosoma es la única máquina natural que fabrica sus propias partes.
Es por eso que comprender cómo hace la máquina, podría abrir la puerta a todo. Desde comprender cómo se desarrolla la vida hasta diseñar nuevos métodos de producción de drogas.
Un intenso y largo esfuerzo de investigación en el Instituto de Ciencias Weizmann ha demostrado la síntesis y el ensamblaje de la pequeña subunidad de un ribosoma 30S en la superficie de un chip.
El profesor Roy Bar-Ziv y la doctora Shirley Shulman Daube, han estado trabajando en este proyecto durante aproximadamente siete años.
Uno de los principales desafíos para tal proyecto es la gran cantidad de moléculas diferentes que la célula debe producir para formar la subunidad.
El núcleo es una cadena larga de ARN y se deben unir 20 proteínas diferentes a la cadena.
Estos se organizan por las débiles fuerzas químicas entre las moléculas de proteína y el ARN, que se repelen en algunos puntos y atraen en otros. Toda la estructura depende de la fabricación y organización adecuadas de cada componente.
Una tarea complicada.
Agregar a eso otras seis proteínas que no son parte de la estructura, pero que actúan para ayudar en el ensamblaje.
Eso hace un total de al menos 27 genes diferentes, uno para codificar cada componente, que deben trabajar juntos para formar la subunidad.
Junto con su compañero postdoctoral, el Dr. Michael Levy, quien dirigió el estudio actual, y el estudiante Reuven Falkovich, el equipo produjo las subunidades en chips.
Finalmente, lograron imitar el proceso natural de sintetizar las partes y ensamblarlas en las subunidades ribosómicas.
Los pequeños chips en el laboratorio de Bar-Ziv se basan en hebras de ADN densamente empaquetadas unidas en un extremo a la superficie.
Al principio, el equipo utilizó los 27 genes necesarios para reproducir la subunidad 30S de un ribosoma de una bacteria E. coli.
Los componentes fueron atrapados en «trampas moleculares» colocadas cerca de sus genes, y esto mejoró la eficiencia del proceso y permitió a los científicos observar el proceso de producción en tiempo real.
Luego dieron un paso atrás, permitiendo que las diversas partes se ensamblaran autónomamente en las unidades ribosómicas, sin interferencia o dirección externa.
Jerarquía molecular.
Al principio, Bar-Ziv y Shulman descubrieron que podían fabricar los componentes, pero lograr que se autoensamblaran, como lo hacen las estructuras naturales, fue un obstáculo difícil.
En el transcurso de los próximos siete años y cientos de ensayos, los científicos rastrearon la ubicación adecuada de los genes en los chips.
Algo así como la organización de los genes en el cromosoma, los genes en el chip tenían que colocarse en los lugares correctos y en las cantidades relativas adecuadas.
Esto resultó ser crucial para la orquestación general del complejo proceso de ensamblaje.
Cada vez, los científicos asociarían una constelación diferente de genes a los chips, reduciendo las posibilidades hasta que tuvieran una composición que pudiera imitar ese proceso natural de producción de subunidades, así como el autoensamblaje.
En la naturaleza, el ensamblaje de subunidades es un proceso jerárquico.
En el curso de sus experimentos, los científicos pudieron desglosar el ensamblaje en los pasos individuales para demostrar que el resultado final fue una subunidad autoensamblada y para observar los roles de los chaperones en este proceso.
Bar-Ziv y Shulman creen que esta nueva visión sobre la producción de estructuras complejas y de múltiples componentes podría allanar el camino para crear todo tipo de otras estructuras moleculares complejas, las existentes y las que aún no se encuentran en la naturaleza.
Así, por ejemplo, las estructuras que se encuentran en las bacterias que causan enfermedades podrían producirse con el propósito de probar y fabricar de manera segura medicamentos, vacunas o diagnósticos sin usar bacterias infecciosas enteras.
En el futuro, el método de autoensamblaje podría conducir al desarrollo de nuevos tipos de vacunas, así como a líneas de ensamblaje para diversas moléculas complejas para diferentes industrias.
Puedes leer la version en Ingles aquí / English version available here.
Quieres conocer mas tecnología israelí?
Si respondiste “si” Sumanos también en Twitter.
