El espacio y la esencia de la célula en los premios Nobel

Roa Zubia, Guillermo

Elhuyar Zientzia

Galarraga Aiestaran, Ana

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Rementeria Argote, Nagore

Elhuyar Zientziaren Komunikazioa

Ya se sabe a quién van a entregar los premios Nobel. La entrega de premios, como siempre, tendrá lugar el 10 de diciembre, pero los primeros días de octubre se dieron a conocer los nombres de los premiados. No sólo los nombres, sino también el porqué. Y pocos pondrán en duda que merecen premio, ya que todos los descubrimientos han sido realmente importantes.
El espacio y la esencia de la célula en los premios Nobel
01/11/2006 | Galarraga Aiestaran, Ana; Rementeria Argote, Nagore; Roa Zubia, Guillermo | Elhuyar Zientzia Komunikazioa

Los premios Nobel despiertan un enorme interés en los medios de comunicación. Pocas veces se ve a un científico rodeado de tantos micrófonos y cámaras.
Servicio de noticias de la Universidad de Stanford
Se consideran tres premios Nobel de ciencias: Fisiología o Medicina, Física y Química. Lo económico también tiene mucho que ver con la ciencia, sobre todo con las matemáticas. Este año, por ejemplo, Edward S. Ha sido concedida al estadounidense Phelps por estudiar la "compensación intertemporal en la política macroeconómica".

Los científicos premiados en otras tres disciplinas son también estadounidenses. Puede ser casualidad, pero no es la única casualidad. Por ejemplo, el galardonado en Química es hijo de un premio Nobel de Química. En este caso, se puede decir tranquilamente que "Qué madera, tal astilla", ya que además de recoger la novela, ambas han investigado en el mismo campo.

Aunque el padre y el hijo tengan una gran casualidad, no es una excepción. Otros cinco padres e hijos también lo han recibido, y algunos padres e hijas, y cuatro matrimonios...

Dejando los asuntos familiares, hay otra casualidad reseñable: tanto la novela de Fisiología o Medicina como la de Química están relacionadas con la expresión de los genes. Se trata, por tanto, de investigaciones realizadas en el núcleo de la célula.

La de física se ha concedido a una investigación en el espacio. Precisamente, el estudio de radiación de fondo ha obtenido el Premio Nobel de Física.

El silencio de los genes en el Premio Nobel de Fisiología o Medicina

Andrew Z. Fire y Craig C. Mello

"Por encontrar interferencias de ARN, es decir, cómo se silencian los genes a través del ARN de doble filamento"

Andrew Z. Fire (izquierda). Estadounidense, nacido en 1959. Profesor de Biología en el Instituto de Tecnología de Cambridge y profesor de Patología y Genética en la Facultad de Medicina de la Universidad de Standford. Investiga en el laboratorio de genética de este último y ha publicado bastantes trabajos junto a Mello. Craig C. Mello (derecha). Estadounidense, nacido en 1960. Profesor de Biología en la Universidad de Harvard y profesor de Medicina Molecular en el Instituto Howard Hughes. Además, participa en el programa de Medicina Molecular de la Universidad de Massachusetts.
(Foto: Servicio de noticias de la Universidad de Stanford; Universs de Massachusetts. Escuela médica)

Fire y Mello publicaron un trabajo en 1998. En el artículo se explicó cómo se degrada el ARN mensajero (RNAm) de un gen determinado. Este mecanismo de degradación es muy importante en la expresión de los genes, lo que provoca la desaparición de la molécula de ARN. Por lo tanto, el gen correspondiente se inactiva o se "calla", y la proteína que codifica el gen no se produce.

Este mecanismo de degradación se denomina interferencia de ARN, es decir, bloqueo u obstrucción del ARN, y se produce cuando las moléculas de RNAm aparecen dobladas en la célula. Se les ha concedido el premio Nobel por explicar cómo sucede este proceso.

La huella que les dio C. elegans

La molécula de RNA tiene un solo filamento.
De archivo

Fire y Mello utilizaron el gusano Caenorhabditis elegans para iluminar el mecanismo. Investigaban la expresión génica. La lombriz fue inyectada con RNAm correspondiente a una proteína del músculo y no experimentaron ningún cambio en el movimiento de la lombriz. Después se le inyectó el ARN inverso a ese ARN y lo mismo: no pasó nada. Por el contrario, la inyección conjunta de los dos ARNm permitió detectar movimientos extraños de lombriz. Es el mismo movimiento que realizan las lombrices con falta de un gen.

De ahí se dedujo que la doble cadena de RNAm tiene la capacidad de bloquear el gen, por lo que este extraño movimiento se explica por que no se producía la proteína necesaria para moverse con normalidad.

Los investigadores avanzaron y consiguieron explicar cómo sucede esto. De hecho, demostraron que la doble cadena de RNAm degrada el RNAm de una sola cadena y propusieron que la interferencia de ARN es un proceso catalítico. Actualmente el proceso se denomina ARN.

Nuevas oportunidades

La degradación del ARN se produce en plantas, animales y seres humanos. Este mecanismo es realmente importante ya que permite controlar la expresión de los genes. Es útil para protegerse de los virus, sobre todo en los organismos más simples, y también tiene importancia en el control de los fragmentos de ADN llamados trasposon.

Dando un paso más allá, el ARN puede aplicarse a la tecnología genética. Los investigadores han conseguido crear cadenas dobles de RNAm para degradar ciertos RNAm y así silenciar el gen correspondiente. En el futuro esperan aplicar esta técnica tanto en Medicina como en Agricultura.

Radiación de fondo para el Premio Nobel de Física

John C. Mather y George F. Smoot

"Por descubrir que la radiación cósmica de fondo en microondas tiene forma de cuerpo negro y es anisótropo"

John C. Mather (izquierda). Estadounidense. Es uno de los principales investigadores de la NASA: Fue uno de los principales creadores e impulsores del proyecto COBE y ha recibido numerosos premios por su éxito. Actualmente trabaja en el proyecto del Telescopio Espacial James Webb. George F. Smoot (derecha). Estadounidense. Es investigador de la Universidad de California en Berkeley y del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. El grupo de astrofísicos que dirige Smoot se centra en la galaxia y la radiación de fondo del universo.
(Foto: Roy Kaltschmidt/LBNL; Bill Ingalls/NASA)

El proyecto COBE (COsmic Background Explorer) nació en 1974 en Estados Unidos. Se trataba de investigar la creación del universo desde un espacio amplio, sin que la atmósfera pudiera molestar. Según la hipótesis más aceptada, el universo fue creado por la explosión de Big Bang, cuya huella permanece en el espacio. Esta huella es una radiación de fondo que actualmente es de tipo microondas. Mather y Smoot trabajaron en el proyecto del primer satélite que estudió radiación de fondo, el proyecto COBE.

El espectro de radiación de fondo fue construido previamente, en alta montaña o utilizando balones aerostáticos. Sin embargo, la atmósfera era un obstáculo y para poder recibir un espectro limpio había que evitar la influencia de la atmósfera terrestre. Por eso era tan necesario que un satélite recogiera los datos.

Por lo tanto, el satélite debía ser lanzado al espacio. Pero en el camino encontraron un gran obstáculo: En 1986 el transbordador Challenger retrasó las misiones de la NASA con transbordadores tras sufrir un accidente. En consecuencia, el futuro del proyecto COBE quedó en entredicho. Pero el equipo del proyecto no cesó --dicen que Mather había hecho un trabajo terrible -. Obtuvo un cohete para lanzar el satélite y fue lanzado en 1989.

Tres imágenes infrarrojas de todo el cielo. Estas mediciones se realizaron en el marco del proyecto COBE, trabajo desde diciembre de 1989 hasta septiembre de 1990.
(Foto: Michael Hauser (STScI), the COBE/DIRBE Science Team, NASA)

El esfuerzo mereció la pena. A los nueve minutos de la puesta en el espacio de la COBE lo buscaban, el espectro de la radiación de fondo. Este espectro suscitó una enorme expectación, ya que era exactamente igual al que emite un cuerpo negro y se correspondía con la teoría del Big Bang.

Imagen de la temperatura del universo

Tras el Big Bang, la temperatura del universo ha ido disminuyendo. La longitud de onda de la radiación de fondo está relacionada con esta temperatura. Sin embargo, esta temperatura no es la misma en todas partes del universo. Por ello, midieron la radiación de fondo en todas las direcciones y formaron la imagen del universo según la temperatura. Este estudio también aportó información sobre la creación de galaxias y estrellas.

La COBE recogió con gran precisión la diferencia de radiación de fondo entre las direcciones del universo. George Smoot fue el máximo responsable de estas mediciones y del equipo de medición.

Por tanto, Smoot y Mather recibirán el Premio Nobel de Física 2006 por su trabajo en radiación de fondo con el satélite COBE.

Premio Nobel de Química: Exposición RNA polimerasa

D. Roger Kornberg

"Por la investigación sobre la base molecular de la transcripción eucariota"

D. Roger Kornberg. Estadounidense. Nació en St. Louis en 1947. Desde pequeño recibió la influencia del trabajo de los bioquímicos, padre y madre, ambos bioquímicos (su padre recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1959). Se licenció en la Universidad de Harvard y realizó su tesis en la Universidad de Stanford. También ha investigado en otros centros, como Cambrige (Reino Unido) o Harvard, pero ha realizado casi toda su carrera en la Universidad Standford. En la imagen, el día que su padre y su hijo recibieron el premio Nobel de Química.
(Foto: Servicio de noticias de la Universidad de Stanford)

Parece ser que en la casa de los Kornberg existe una gran tradición en la investigación de la Genética. Su padre, Arthur, recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1959 (junto con Severo Ocho) por investigar cómo el ADN se autocopia; este año su hijo, Roger, recibirá el Premio Nobel de Química por una investigación similar, por estudiar cómo se produce la transcripción del ADN en los eucariotas.

Para que el trabajo de las dos generaciones se refiera al mismo tema, éste debe ser muy importante y si el ADN es importante, ya que guarda la información de la vida. En esta molécula está definida la forma de hacer todas las proteínas que la célula debe sintetizar. Las células de todos los seres vivos leen la información del ADN, pero no todas lo hacen de la misma manera.

En los seres vivos más simples, como las bacterias, el ADN está libre dentro de la célula. Pero en los seres vivos complejos el ADN está encerrado en una cápsula llamada núcleo. Y no sale de allí. Por lo tanto, la célula realiza una copia de la información dentro del núcleo y esa copia sale al citoplasma de la célula para hacer todo lo necesario. Es como tener una biblioteca especializada dentro de la célula, no se pueden sacar libros, pero sí fotocopias en la propia biblioteca.

Roger Kornberg ha investigado --en eucarioto- cómo se realiza la 'fotocopia' del ADN en estas células. El copiador es una proteína: RNA polimerasa. Lee el ADN y forma una molécula como el ARN que contiene esta información. Esta es la copia que saldrá del núcleo y por eso se llama ARN mensajero (RNAm).

La investigación que le ha reportado la novela la dio Kornberg en 2001 en la revista Science. La superior es una de las imágenes que utilizó para representar la ARN polimerasa.
Ciencia

En realidad, la molécula copiadora, el ARN polimerasa, era conocida; también es utilizada por bacterias, aunque sea de forma diferente. Los biólogos franceses Monod, Lwoff y Jacob investigaron cómo y por ello recibieron el premio Nobel o Fisiología en 1965.

Pero el funcionamiento no era el mismo en los eucariotas. El mérito de Roger Kornberg ha consistido en idear un sistema de investigación de esta diferencia basado en células de levaduras. Ha obtenido resultados sorprendentes, entre los que se encuentran fotografías detalladas del funcionamiento de la RNA polimerasa en los últimos años.

Por todo este trabajo, este año se hará entrega del Premio Nobel. Como le dieron a su padre. Todos los Kornberg estarán orgullosos.

Galarraga Aiestaran, Ana; Rementeria Argote, Nagore; Puente Roa, Guillermo
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