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Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas

Prof. Christian A.M. Wilson publica Paper en Revista Nature

El Académico del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, Prof. Christian A.M. Wilson, fue publicado a través de un Paper en colaboración con Berkeley, en la Revista Nature, la mejor revista científica del mundo. Nos acercamos a él, y le preguntamos sobre esta publicación:

¿De qué trata la publicación-investigación?

Uno de los procesos más fundamentales en biología es la catálisis enzimática. Todas las reacciones en nuestro cuerpo ocurren gracias a que hay enzimas que transforman los sustratos en productos a velocidades biológicamente relevantes. Por ejemplo, cuando nos comemos algo, como azúcar, esa glucosa a través de reacciones químicas, realizadas por enzimas, se va a ir transformando y nos va a proveer la energía necesaria y los componentes necesarios para nuestro organismo.

Las enzimas han sido estudiadas desde más de un siglo. Eduard Buchner fue el primero en demostrar que la fermentación alcohólica podía ocurrir sin levaduras completas, sino que con sus componentes internos de naturaleza proteica, que ahora sabemos que son las enzimas. Después alrededor de 1913, Michaelis y Menten desarrollaron un modelo para estudiar las enzimas, y se tuvo un entendimiento mejor de cómo funcionan.
En este trabajo publicado en Nature quisimos entender mejor aún el mecanismo como las enzimas funcionan, y qué ocurre cuando están rompiendo el sustrato.

Lo que hicimos fue estudiar la catálisis enzimática a nivel de moléculas individuales y observamos que las enzimas cuando rompen el sustrato y al existir liberación de calor, esa energía es utilizada para darle propulsión a la proteína.

Gracias a trabajar a nivel de moléculas individuales, pudimos ser capaces de observar el aumento en difusión que realiza la enzima al hacer catálisis, ya que cuando uno trabaja con muchas moléculas, ese comportamiento se promedia y no se puede cuantificar claramente. Ya lo dijo Nicanor Parra, sobre el problema de promediar, con su poema: Hay dos panes. Usted se come dos. Yo ninguno. Consumo promedio: un pan por persona.
Así, en este artículo, a través del uso de una técnica fluroescente llamada fluroescence correlation spectroscopy (FCS por sus siglas en inglés), fuimos capaces de ver cómo se mueven las enzimas, y qué ocurre cuando hacen catálisis, observándose un aumento en la difusión. Lo interesante es que este trabajo, puede tener implicancias en cómo entendemos a las enzimas, y ese calor que libera puede tener función específica en la estructura de las proteínas.

¿La investigación está enmarcada en algún proyecto de Investigación?

Esta investigación la comenzamos cuando yo estaba haciendo mi postdoctorado en UC Berkeley en el laboratorio del Dr. Carlos Bustamante y la Dra. Susan Marqusee. Al volver a Chile en agosto del año pasado, seguí participando desde Chile.

¿Cómo se organizó con el equipo de trabajo, y sus co-autores?

El equipo de trabajo, estaba conformado por personas del grupo del profesor Carlos Bustamante y de la Dra Susan Marqusee. Cada uno aportó con sus diferentes expertises al proyecto, y con la discusión de resultados, proposición de experimentos, etc.

Yo había realizado mi tesis de pregrado en el laboratorio del Dr. Tito Ureta, un experto en enzimas y la de doctorado con el Dr. Jorge Babul, experto en estrucura de proteínas y el Dr. Carlos Bustamante, experto en moléculas individuales, por lo cual pude aportar en diferentes aspectos de la investigación.

Muchos de los miembros del equipo vinieron a Chile, por ejemplo Clement Riedel, el primer autor del artículo, vino a presentar nuestro trabajo en el congreso de la Sociedad de Bioquímica el año pasado, en Puerto Varas. En ese congreso también participó el Dr. Carlos Bustamante y la Dra. Susan Marqusee. También los 3 pasaron por nuestra Facultad dando charlas y teniendo reuniones con estudiantes y académicos de nuestra Universidad.

¿Qué impacto podría tener para la sociedad esta investigación?

Un entendimiento más claro de cómo funcionan las enzimas, que son los componentes esenciales de las células podría llevarnos a entender mecanismos de cómo se podrían estudiar ciertas enfermedades. Además, este fenómeno que observamos, es como si las enzimas fueran propulsadas en el agua cada vez que hacen catálisis. Se podrían crear mini-máquinas que tengan propulsión al hacer catálisis y generar pequeños motores a nivel nanométrico.

¿Algo más que desee agregar?
Hoy en día el área de bioquímica de moléculas individuales está tomando mucha fuerza. Por ejemplo, el premio Nobel en química de este año fue por estudios de fluorescencia a nivel de moléculas individuales.
Es importante que la Universidad y el país nos siga apoyando, para tener la instrumentación necesaria para que en Chile hagamos más de este tipo de experimentos y podamos seguir respondiendo preguntas fundamentales de la bioquímica. Además, los grandes exponentes mundiales del área de manipulación de moléculas individuales son Latinoamericanos. El Dr. Carlos Bustamante es de Perú, y trabaja en UC Berkeley, USA. El profesor Julio Fernández es de Chile y es profesor de la Universidad de Columbia en New York, USA. Además, tenemos el privilegio de que en Chile está quien inició los estudios a nivel de moléculas individuales a nivel mundial, el profesor Ramón Latorre.

El Link del artículo lo puedes ubicar en: http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature14043.html

Lectura fotografía principal:
En esta foto estamos en el congreso de Bioquímica y Biología Molecular del año 2013, presentando nuestro trabajo. En la foto salen de izquierda a derecha,
Christian A.M. Wilson, Clement Riedel, Athel Cornish-Bowden, Carlos Bustamante, María Luz Cárdenas. Athel Cornish-Bowden y María Luz Cárdenas estaban preguntando por nuestro trabajo que son expertos en enzimología.

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    http://uchile.cl/u108996
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