Un experimento con su propia hemoglobina fue la motivación de un Nobel de Química

En entrevista a Agência FAPESP, Kurt Wüthrich comentó que empezó a desarrollar una premiada técnica de análisis estructural de proteínas impulsado por la curiosidad de mejorar su desempeño deportivo

Por Karina Toledo, desde Araraquara (interior de São Paulo)

Agência FAPESP – El estereotipo del científico macilento, siempre en su banco del laboratorio, con sus gruesas gafas y reacio a cualquier actividad física, rápidamente se deshace al conocerse la historia de vida del suizo Kurt Wüthrich, ganador del Premio Nobel de Química en 2002.

Wüthrich, el primero en su familia que obtuvo un título universitario, se graduó en Química, Física y Matemática en la University of Bern, en Suiza, entre los años de 1957 y 1962. También en esa época consiguió en su primer empleo, como profesor de Deportes en una escuela de enseñanza media, cargo que ejerció durante cinco años.

En simultáneo, durante los meses de invierno, trabajaba como instructor de esquí en resorts de los Alpes suizos. En una de esas oportunidades, conoció a Marianne Briner, con quien tuvo dos hijos y está casado hasta hoy.

Entre 1962 y 1964, mientras cursaba su doctorado en Química en la University of Basel, en Suiza, practicaba en promedio 25 horas semanales de ejercicios físicos intensos y frecuentaba clases de Anatomía y Fisiología con el objetivo de graduarse en el área de Deportes.

Durante su posdoctorado, realizado en la University of California, en la ciudad de Berkeley, Estados Unidos, empezó a desarrollar estudios con resonancia magnética nuclear (RMN). Algunos años después, motivado por el deseo de mejorar su desempeño deportivo, decidió estudiar la estructura de su propia hemoglobina, una proteína existente en los glóbulos rojos y encargada del transporte de oxígeno en el sistema circulatorio.

A mediados de la década de 1970 empezó a desarrollar un método que permitiese emplear la RMN en el análisis de las proteínas en solución. Básicamente, esta idea consiste en bombardear la muestra con fuertes ondas electromagnéticas.

El núcleo de ciertos átomos, como por ejemplo el de hidrógeno, responde emitiendo sus propias ondas electromagnéticas, que al analizárselas suministran pistas acerca de la estructura de la molécula. Pero inicialmente, el método funcionaba únicamente con moléculas pequeñas.

El análisis de proteínas complejas ofrecía como resultado un enmarañado indescifrable de señales de radio. Wüthrich encontró un medio de determinar la distancia existente entre los átomos de hidrógeno para construir así una imagen tridimensional de la molécula diana.

Obtuvo su primer éxito con la técnica en 1984, cuando dilucidó la estructura tridimensional de una proteína existente en el plasma del toro. Este logro le redituó la nominación al Nobel casi 20 años después. Se estima que alrededor del 20% de las estructuras tridimensionales de las proteínas conocidas hasta el año 2002 se determinó mediante el uso del RMN.

Wüthrich dividió el premio con John Fenn (Virginia Commonwealth University) y Koichi Tanaka (Shimadzu Corp.). Ambos desarrollaron métodos distintos para detectar determinadas proteínas en solución mediante la determinación del peso de las moléculas.

En la actualidad, Wüthrich es docente de Biología Estructural del Instituto de Investigación Scripps, en Estados Unidos, y docente de Biofísica en la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH), en Suiza.

En el marco del programa Ciencia sin Fronteras, actúa desde 2012 también como investigador visitante en el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Biología Estructural y Bioimagen (Inbeb) de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ).

En entrevista concedida a Agência FAPESP, durante la inauguración de la Plataforma II de RMN del Instituto de Química de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), con sede en la localidad de Araraquara, en São Paulo, Brasil (lea más en portugués, en: http://agencia.fapesp.br/20208), Wüthrich se refirió a sus actuales líneas de investigación. Uno de sus objetivos en la actualidad consiste en entender las enfermedades causadas por versiones anormales de las proteínas denominadas priones, que pueden ser transmisibles.

Un ejemplo de éstas es la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob (ECJ), caracterizada por un cuadro de demencia rápidamente progresiva, trastorno en la marcha, postura rígida, crisis epilépticas y una parálisis facial que le confiere a los portadores la apariencia de estar siempre sonrientes. La ECJ forma parte del grupo de las encefalopatías espongiformes y está considerada como la versión humana de la enfermedad de la vaca loca.

En el evento realizado en Araraquara, el investigador dictó una conferencia en la cual abordó la evolución de las investigaciones con RMN, las perspectivas para el área y la importancia de la ciencia básica motivada por la curiosidad.
 

Agência FAPESP – Durante su conferencia usted mencionó la importancia de la investigación impulsada por la curiosidad. ¿Ése fue su caso cuando empezó a estudiar la estructura tridimensional de las proteínas o tenía un objetivo más aplicado, tal como encontrar la cura de una enfermedad?
Kurt Wüthrich – Mi caso fue un poco especial, porque yo era un deportista. Y en todos los deportes de resistencia, la captación de oxígeno es un factor limitante. La primera proteína que estudié fue mi propia hemoglobina, en un intento de hallar algo que pudiese ayudar a mejorar la captación de oxígeno durante los ejercicios. Yo tuve la posibilidad y la oportunidad de trabajar en ese campo y la curiosidad de descubrir cómo era la hemoglobina de mi sangre.

Agência FAPESP – ¿Por qué es tan importante conocer la estructura tridimensional de las proteínas?
Wüthrich – De ninguna manera es posible entender cómo desempeñan las proteínas sus diferentes funciones en el organismo sin conocer la estructura tridimensional de esas moléculas. Las proteínas regulan todos los procesos de nuestro cuerpo, pero también forman nuestro cabello y nuestra piel. Las proteínas de nuestro cuerpo aparecen generalmente en solución y no podrían desempeñar sus funciones si no estuviesen disueltas en agua, pero el pelo, por fortuna, no se disuelve en agua. Y no se pueden entender esas diferencias si no se conoce la estructura tridimensional.

Agência FAPESP – En el estudio de la estructura de las proteínas, ¿cuál es la ventaja que brinda la RMN con relación a otras técnicas estructurales tales como la cristalografía, por ejemplo?
Wüthrich – La cristalografía se hace con cristales de proteínas, y la RMN nos permite trabajar con soluciones. La cristalografía trabaja a temperaturas muy bajas, pero nosotros conseguimos trabajar con la temperatura del cuerpo humano. Podemos ajustar nuestras soluciones para que mimeticen los fluidos corporales. Es una situación mucho más similar a aquella a través de la cual la proteína actúa en el cuerpo humano. Esto nos permitirá en el futuro, eso espero, estudiar proteínas directamente en células vivas.

Agência FAPESP – ¿Cuáles son sus líneas de investigación en la actualidad?
Wüthrich – En Zúrich estudio fundamentalmente enfermedades relacionadas con la proteína prión, tales como la enfermedad de la vaca loca, y las enfermedades priónicas humanas, entre ellas la ECJ. En Estados Unidos estudio principalmente los receptores acoplados a la proteína G [GPCRs, por sus siglas en inglés]. En nuestro cuerpo tenemos 826 de esos receptores, y ellos se relacionan con casi todo: el olfato, el gusto, controlan los latidos cardíacos y la adrenalina. Todo pasa por los GPCRs. Por eso alrededor del 40% de las drogas de prescripción actualmente existentes se relacionan con los GPCRs. La idea es dilucidar el mecanismo de acción de esos receptores. Éstos se encuentran en la membrana celular, detectan la droga del lado de afuera y activan señales dentro de la célula que surten efecto sobre la enfermedad. Pretendemos entender de qué manera exactamente afecta la droga a la señal dentro de la célula.

Agência FAPESP – ¿Cuándo fue la primera vez que estuvo en Brasil y como ve la evolución de la ciencia brasileña desde ese entonces?
Wüthrich – La primera vez que estive en Brasil fue en 1973 y desde ese entonces ha habido una serie de altibajos en la ciencia brasileña. Hubo avances y resultados sumamente impresionantes en genómica. Científicos brasileños develaron en un instituto virtual [la Organización para la Secuenciación y el Análisis de Nucleótidos] el genoma de la bacteria [Xanthomonas citri] que provoca enfermedades en cítricos.

Agência FAPESP – ¿Qué le recomendaría como tema de estudio a un joven científico de su área hoy en día?
Wüthrich – En primer lugar yo le recomendaría que elija algo que le guste hacer, pues aunque trabaje duro, tiene que parecerle divertido. Eso es lo más importante. Sucede que, impulsado por la curiosidad, es posible obtener resultados importantes en cualquier área. También es necesario tener claro hacia dónde avanza su campo de interés, y apuntar a trabajar en la frontera. Pienso que habrá grandes avances en las técnicas de imagen de alta resolución y aplicaciones interesantísimas de imágenes de resonancia magnética funcional. Espero que la próxima generación sea capaz de observar proteínas en células vivas y eso no se limita necesariamente a las técnicas de RMN. También hay técnicas ópticas como la que se hizo acreedora al Nobel de Química en 2014, que permite obtener imágenes de altísima resolución del interior de las células. Eso echó por tierra una antigua ley de la microscopía que sostenía que no sería posible observar nada menor que la mitad de la longitud de onda de la luz [0,2 micrones].

Agência FAPESP – ¿Considera que la enseñanza es una parte importante de la carrera científica?
Wüthrich – Fui profesor de deportes en la secundaria durante cinco años. Es un tiempo largo. Enseñé esquí otros 10 años. Me gusta dar clases. Pienso que las universidades de excelencia deben contar con investigadores que les enseñen a sus estudiantes, de lo contrario éstos nunca tendrán el sentimiento real acerca de qué se trata la ciencia. Volviendo a los deportes, yo siempre entrené con los mejores, con atletas olímpicos. Solamente cuando estamos entre los mejores aprendemos y tenemos posibilidades de llegar a la cumbre. Sé que muchas facultades en Brasil mantienen docentes sin doctorado entre sus cuadros. Muchos profesores acá no están capacitados para hacer investigación. Pienso que eso debe cambiar si Brasil pretende realmente afianzarse como un actor importante en la investigación básica. Por supuesto que pueden hacerlo.