septiembre 21, 2021

Inteligencia Colectiva: El Proteoma humano y la era postgenómica

Inteligencia Colectiva: El Proteoma humano y la era postgenómica

 

Cuauhtémoc Valdiosera*

El término Proteoma fue acuñado por Mark Wilkins, de Proteome Systems en Sydney, para designar la totalidad de proteínas codificadas por un genoma, aunque el término ha ido perdiendo el contexto general y se ha restringido a designar al conjunto de proteínas que expresa un determinado tipo celular en un determinado momento. De este modo el término Proteoma ha pasado de ser un concepto difuso y abstracto a ser un término funcional asociado a una realidad material. Así pues, la proteómica es el estudio a gran escala de las proteínas, habitualmente por medio de métodos bioquímicos.

La palabra proteómica ha sido asociada tradicionalmente a la separación de un gran número de proteínas de un determinado organismo o tipo celular en un gel bidimensional de poliacrilamida. En este sentido, la proteómica tiene sus orígenes a finales de los años 70 con el desarrollo, de forma independiente por O’Farrell y por Klose, de la electroforesis bidimensional de proteínas, la técnica de separación de proteínas de más alta resolución jamás desarrollada. No obstante, la ausencia de una técnica equivalente a la PCR y la enorme heterogeneidad bioquímica de las proteínas hacía de estas moléculas objetos de estudio tan codiciados como inaccesibles.

Cuando a partir de los años 90 las técnicas de espectrometría de masas de biomoléculas se impusieron como potentísimas herramientas analíticas, junto con la creciente proliferación de secuencias en las bases de datos moleculares, buena parte de las constricciones técnicas que vedaban el camino hacia el Proteoma empezaron a desvanecerse: estaba naciendo una nueva era de genómica funcional. Hoy en día el término proteómica cubre gran parte sino la totalidad del análisis funcional de los productos génicos (genómica funcional), desde la localización a gran escala o la monitorización de la expresión de miles de proteínas simultáneamente

El término Proteoma apareció a mediados de los años 90´s y designa el conjunto de proteínas potencialmente expresadas por un genoma determinado. El tema fue rápidamente absorbido por la comunidad académica como una de las vertientes de la etapa post-genómica. La utilización de los términos relacionados con el tema crecieron rápidamente en Medline, el principal banco de datos en las investigaciones biomédicas.

Mientras que el genoma de un organismo permanece relativamente estable a lo largo de su vida, el Proteoma es extremadamente dinámico y variable. Todas las células de un organismo, excepto los óvulos y los espermatozoides, tienen rigurosamente el mismo genoma pero presentan formas, funciones y características totalmente diferentes.

El estudio del Proteoma tiene implicancias directas en varios campos de la biología y de la biotecnología. En primer lugar, significa la oportunidad de develar los intrincados caminos metabólicos que tienen lugar en las células, lo que generará un conocimiento sin precedentes en la biología celular. Tal conocimiento hará posible identificar nuevos blancos farmacológicos específicos, relacionados, por ejemplo, a determinada etapa del desarrollo de una célula cancerosa.

A pesar de lo novedoso del tema

Varios grupos de investigación en todo el mundo utilizan ya el abordaje proteómico en sus estudios. En medicina, por ejemplo, se han descrito numerosas aplicaciones. Se llevaron adelante innumerables estudios proteómicos en la caracterización del cáncer, en enfermedades neurológicas –como el mal de Alzheimer–, infecciosas y cardíacas, o en la caracterización de agentes infecciosos, como Bacillus anthracis (ántrax) y Mycobacterium tuberculosis (tuberculosis). Además, se han utilizado estudios proteómicos para la búsqueda de nuevas moléculas bioactivas en venenos animales, en extractos naturales y en el desarrollo de nuevas drogas terapéuticas.

Esta investigación abrirá los secretos de la vida. El genoma humano era solamente el informe especial del principio.

El aviso de la terminación del primer bosquejo del proyecto humano del genoma fue tratado como una revolución científica, tan significativa como el primer paso del hombre en la Luna. Fue un logro masivo, pero comparado a poner a un hombre en la luna, no desarrolló ninguna nueva tecnología; así el descubrimiento anterior de la hélice del doble de la ADN fue la clave, pero el genoma humano todavía no ha proporcionado a ninguna nueva penetración fundamental. Y, a diferencia de la penicilina, el genoma todavía no ha salvado una sola vida. Todo lo que proporciona es una cadena larga de diagramas binario, por lo demás poco informativo. El genoma humano es el umbral a un proyecto más ambicioso: el Proteoma humano. Nuestra secuencia de la ADN es el código genético, pero la dinámica de la vida son las proteínas

Las proteínas son el nivel siguiente por encima de los genes. Son los bloques del edificio de las máquinas celulares que extraen energía del alimento, contraen los músculos, permiten que ver, oír o sentir, que late el corazón, estimula el mecanismo impulsor del sexo o del pensamiento. Son los nanites de la naturaleza, dirigiendo en la escala de los átomos y las moléculas.

Hasta ahora, los desarrollos de casi todas las drogas se han fundado en el crudo sistema del ensayo y error: los millares de productos químicos se prueban para descubrir cuál es su fuerza interactiva con las máquinas moleculares para corregir sus defectos. Para superar esto, es necesario entender cada proteína o sea el funcionamiento del Proteoma. humano. Aunque el esqueleto del Proteoma está allí en el genoma -cada gen codifica para una proteína- su plegamiento y doblamiento es aún un misterio.

Para la mayoría de la maquinaria molecular, se desconocen los genes, las piezas de la proteína, o cómo se combinan. Ésta es la tarea de la proteómica, cuando un gen se expresa para hacer una proteína, su información genética unidimensional se traduce al esqueleto tridimensional de la proteína que se enrosca y dobla para componer una forma tridimensional de una variable única; pero las torceduras y las vueltas que hacen los martillos, los interruptores, las tuercas y los pernos moleculares no pueden ser fácilmente anticipados desde la información disponible sobre el genoma, éste es el desafío de la proteómica.

Luego de descifrar el genoma humano (que es el que brinda las instrucciones a las proteínas) para completar la investigación es necesario analizar a las proteínas que son las realizan el trabajo final.

Así como el genoma, el conjunto de todas las proteínas intervinientes en los procesos biológicos se conoce como Proteoma y es propio de cada especie, aun cuando una especie más evolucionada presenta un porcentaje significante de coincidencias en su Proteoma con otra que lo precede en la escala evolutiva.

El análisis del Proteoma es más  complejo ya que no tiene sólo cuatro variedades como los ácidos nucleicos del genoma (adenina timina citosina guanina),  sino que están construidas (las proteínas) con 20 aminoácidos diferentes, por lo que la combinación es mayor.

Además la proteína tiene un elemento que no es sólo los aminoácidos que la constituyen, sino también su disposición tridimensional, lo cual no es igual as la disposición de doble hélice acotada que tienen los pares de bases del genoma.

Los procesos de cristalografía de rayos X, el uso de sincrotrones, la Resonancia magnética nuclear y la bioinformática son las actuales herramientas para ésta hercúlea tarea.

Ya se ha logrado identificar módulos integrantes de proteínas llamados dominios que serían comunes a varias proteínas, algo así como los átomos y las moléculas.

Los átomos forman moléculas y a su vez las moléculas forman varios tipos de cuerpos diferentes. Algo similar sucede con los aminoácidos que se agrupan en dominios y éstos forman parte constitutiva de varias proteínas.

De ese modo el objetivo será identificar la mayor cantidad de dominios presentes en el Proteoma y luego la forma de combinación para constituir una determinada proteína.

Ya existen estudios que indican que el número de proteínas por gen es en promedio de una a dos proteínas por gen en las bacterias, tres en las levaduras y entre tres y más de seis en los seres humanos, con lo que el organismo de los seres humanos puede contener más de 500.000 proteínas distintas.

Conocer el Proteoma de un organismo es tener una imagen dinámica de todas las proteínas expresadas por ese organismo, en un momento dado y bajo determinadas condiciones concretas de tiempo y ambiente. Las células expresan varios miles de proteínas diferentes y cada una de ellas puede experimentar numerosas modificaciones en respuesta a microambientes diferentes.

La genética trata de los mecanismos de la herencia, que se expresan a través de los genes. La genómica, precisamente, trata de conocer la naturaleza íntima de los genes y su funcionamiento. Sus logros están y estarán, en gran parte, íntimamente ligados a los del Proyecto Genoma Humano, con la identificación y secuenciación de nuestros alrededor de 40.000 genes, lo que, sin duda repercutirá muy favorablemente en numerosas facetas relacionadas con nuestra vida, ambiente, bienestar, salud o enfermedades.

Posiblemente quedará fijada la fecha de abril del 2001 como la del nacimiento del Proyecto Proteoma Humano (PPH), coincidente con la primera reunión internacional que se celebró para presentar a HUPO, es decir, la organización mundial creada para coordinar y estimular todos los estudios proteómicos que se pretenden integrar dentro del PPH. Como presidente de HUPO se eligió a un prestigioso científico, el Doctor Sam Hanash, un pionero en la proteómica del cáncer, con contribuciones científicas muy valiosas que van desde desarrollos de complejas tecnologías analíticas, construcción de bancos de datos de las expresiones proteicas, integración de datos genómicos y proteómicos, hasta ciertas aplicaciones clínicas como las posibilidades proteómicas en la clasificación de las enfermedades, en el desarrollo de nuevos medicamentos o en el descubrimiento de nuevos biomarcadores aplicables al diagnóstico precoz del cáncer.

PROTEÍNASExiste la seguridad de que la Proteómica será muy relevante en la próxima y esperada Medicina molecular individual ya que casi todos los medicamentos o son proteínas o ejercen sus acciones a través de proteínas. En suma, comienza la era Postgenómica, y se inicia basada en la esperanza de los inmediatos e importantes logros de la proteómica y el desciframiento del Proteoma humano

Aprendemos a leer, abrimos un libro y comenzamos a hojearlo. Pero solo sabemos unas pocas palabras; para entender totalmente el texto necesitamos tener un vocabulario más rico y conocer el significado de las palabras cuando integran frases, párrafos y capítulos. Esta analogía refleja el panorama actual del conocimiento científico sobre la biología y el desarrollo de los organismos. La secuenciación de las moléculas de ADN de un organismo nos revela lo que está escrito en el `libro de la vida´ de ese organismo. Sin embargo, la información que contiene el ADN debe ser `traducida´ en proteínas, las palabras del libro, para que su contenido pueda ser utilizado. Por lo tanto, el papel de las investigaciones del Proteoma  humano–el conjunto de todas las proteínas– pasa a ser el de enseñarnos el vocabulario y la comprensión general del texto.

*Estudioso del fenómeno de la inteligencia Colectiva. Artista  digital. Periodista tecnológico y analista geopolítico. Cuenta con una larga experiencia en el campo de la Administración del Conocimiento, la comunicación organizacional y el análisis geopolítico. Actualmente es el Director Ejecutivo del Centro de Estudios para el Desarrollo de la Inteligencia Colectiva ( CEDIC A.C.) Email: [email protected]
El presente texto fue publicado originalmente el 9 de marzo de 2006, en el periódico La Jornada.  Cuauhtémoc Valdiosera lo rescata para diarionoticiasweb.com por el anuncio histórico sobre el desciframiento de la estructura tridimensional de las proteínas, a través del uso de la Inteligencia Artificial. Un parteaguas científico de alcances trascendentales.

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