Ribosomas, antibióticos y el origen de la vida

Los avances que se producen en nuevas tecnologías con fines terapéuticos oscurecen, en muchas ocasiones, otros descubrimientos cuyas aplicaciones clínicas parecen menos inmediatas. No es ahora el momento de hablar aquí de los males que pueden derivarse de la penuria de la investigación en biología básica, que no biomédica, como se ha dado en llamar hoy a la investigación biológica.
Existen, sin embargo, excepciones, y entre la avalancha de publicaciones sobre clonaciones y células madre, la revista americana Science ha dedicado nada menos que tres artículos al descubrimiento de la estructura básica del ribosoma. Las implicaciones de esta investigación básica se extienden desde el dominio del origen de la vida al diseño de nuevos antibióticos, lo que demuestra, una vez más, que el simple conocimiento, aunque no pretenda aplicación clínica alguna, es bueno para la salud.
¿Pero, qué es el ribosoma? Hoy, ya nada misterioso. El Ribosoma es la parte de la célula donde se sintetizan, es decir, se producen las proteínas, herramientas fundamentales de los procesos vitales. El ribosoma es la fabrica celular de proteínas. En el ribosoma, los sueños almacenados en los genes del ADN se convierten en realidad funcional. El ribosoma está formado por ARN y proteínas que se organizan en dos subunidades, una algo más grande que la otra. Es la estructura de esta subunidad mayor, más implicada en la química de la síntesis proteica, la que ha sido descubierta.
Es sencillo darse cuenta de que para comprender cómo funciona cualquier mecanismo, desde el más grande al más pequeño, hay que saber dos cosas: qué piezas lo forman y como se relacionan unas con otras en el proceso de funcionamiento. Se sabía desde hace algún tiempo qué piezas forman la compleja estructura del ribosoma, que no son otras que proteínas y ácido ribonucleico, ARN. Éste último es similar al ADN, aunque no sirve para almacenar la información genética, sino que cumple otras funciones celulares, la mayoría relacionadas con la síntesis de proteínas. Lo que no se sabía era de qué manera íntima ARN y proteínas están ensamblados en el ribosoma.
Dada la complejidad de la maquinaria molecular ribosómica, se ha debido esperar a ciertos avances en microscopía electrónica, informática y otras tecnologías, pero hoy, se ha conseguido. Dos grupos de investigadores de la Universidad de Yale, en los Estados Unidos, han podido revelar la estructura de la subunidad mayor de dos Ribosomas bacterianos. Y el conocimiento de la estructura íntima de esta máquina molecular nos revela cosas sorprendentes.
La práctica totalidad de las reacciones químicas vitales, incluida, por supuesto, la síntesis de proteínas, están facilitadas (catalizadas, en lenguaje científico) por enzimas. Salvo contadas excepciones, los enzimas son proteínas, aunque se han descubierto enzimas que están formados por ARN.
La presencia de numerosas proteínas en el ribosoma parecía indicar que algunas de éstas serían los enzimas encargados de facilitar la unión de los aminoácidos para formar las proteínas celulares, mientras que el ARN y otras proteínas sólo servirían de elementos estructurales, encargados de mantener una forma ribosómica adecuada a su función. Esta suposición se ha revelado falsa.
La estructura del ribosoma revelada por los investigadores de la Universidad de Yale indica que es el ARN, y no las proteínas ribosómicas, el facilitador, el catalizador, de la síntesis de proteínas. Y son las proteínas, y no el ARN, las que sirven de elementos estructurales. Este resultado es a la vez sorprendente y excitante. Veamos por qué.
Uno de los problemas para comprender el origen de la vida es averiguar cómo la vida ha sido posible en sus orígenes sin las proteínas que catalizan los procesos vitales actuales. Al descubrirse que ciertos enzimas no son proteínas, sino ARN, se postuló la existencia de un mundo primitivo formado por ARN, capaz de reproducirse a sí mismo. A partir de este mundo de ARN surgirían el ADN para almacenar la información genética y las proteínas que facilitarían nuevos procesos vitales. El descubrimiento de que es el ARN, y no las proteínas del ribosoma, el que constituye el principal enzima catalizador de la síntesis de proteínas refuerza la hipótesis de un mundo primitivo de ARN del que se derivó, por evolución, el mundo actual en el que el ADN y las proteínas parecen tener un papel más importante. Este mundo, sin embargo, recuerda aún, en el interior del ribosoma, el mundo primitivo en el que el ARN estaba encargado de todas las funciones de la vida. Así pues, el descubrimiento de la maquinaria ribosómica de las bacterias actuales nos permite realizar una especie de arqueología molecular y apoya la idea de que, en efecto, la vida fue posible en un mundo molecular más primitivo, un mundo de ARN.
Pero el interés del conocimiento del ribosoma no acaba aquí. Los ribosomas bacterianos son diferentes de los ribosomas de las células eucarióticas, que forman nuestro cuerpo. Esto quiere decir que es posible encontrar sustancias que impidan el funcionamiento del ribosoma bacteriano pero no afecten al funcionamiento de nuestros ribosomas. De hecho, algunos antibióticos, como la tetraciclina, funcionan precisamente de esta manera. El conocimiento de la estructura ribosómica fina permitirá el futuro diseño de nuevos fármacos y antibióticos que tendrán como blanco impedir el funcionamiento de los ribosomas de las bacterias patógenas. Nuevos antibióticos necesarios para luchar contra bacterias cada vez más resistentes a los antibióticos actuales.
Sin duda, investigaciones de este tipo ilustran el principio de que el conocimiento precede a las aplicaciones tecnológicas, entre las que se encuentran las aplicaciones terapéuticas. Esta investigación, realizada sin la intención de ser aplicada a un problema concreto, como curar un determinada enfermedad, puede abrir, sin embargo, la puerta a la cura de numerosas enfermedades infecciosas. Lo dicho, el conocimiento básico es un requisito para la buena salud de todos.