Logran ver cómo se reconocen las moléculas

El cuerpo humano está formado por 1027 moléculas (un uno seguido de ¡27 ceros!) con cien mil diferentes formas y funciones. Son las que les permiten a nuestros músculos contraerse para hacernos caminar y a nuestro sistema digestivo metabolizar los alimentos, entre otra miríada de procesos.

Es precisamente de las interacciones que se establecen entre estos diminutos componentes de los organismos que surge el misterio de la vida. ¿Pero cómo hacen para trabajar tan eficiente y organizadamente?

Al parecer, la clave radica en su capacidad para reconocerse. Si bien este mecanismo había sido descripto en forma teórica, por primera vez un equipo del Departamento de Nanociencias del Instituto Max Planck para la Investigación del Estado Sólido, en Stuttgart, Alemania, logró fotografiar y filmar el proceso utilizando un microscopio de efecto túnel. El trabajo se publica en el número del 18 de junio de la revista científica Angewandte Chemie, una de las más prestigiosas en química general, y fue aceptado con la categoría Very Important Paper.

"Trabajamos más de dos años para llegar al límite de las capacidades tanto experimentales como teóricas del equipo. En la actualidad no se puede ir más allá, éste es el mayor detalle con que se puede estudiar este fenómeno -se entusiasma desde Alemania Magalí Lingenfelder, investigadora cordobesa que está haciendo su doctorado en física en el citado centro científico y primera autora del estudio-. Pudimos ver cómo se mueve una y después la otra... Lo que uno estudia en la facultad, ¡pero en vivo y en directo!"

Ya desde la licenciatura, Lingenfelder venía estudiando interacciones entre moléculas de quirales; es decir, que existen bajo dos formas no superponibles que son imágenes "en espejo" una de la otra, una propiedad de la que Pasteur dijo en su época que establecía el único límite bien demarcado entre la química de la materia inanimada y la de la materia viva.

"Lo que ocurre con las moléculas quirales es similar a lo que ocurre con las manos: son iguales, en lo único que difieren es en la disposición de los dedos en el espacio -explica-. Cuando nos damos la mano podemos cruzar las dos derechas (o las izquierdas), pero no derecha con izquierda. Del mismo modo, hay moléculas que tienen los mismos grupos químicos, pero diferente disposición espacial. Usando el microscopio, pudimos ver no sólo cómo las moléculas se reconocen (cuando tienen la misma quiralidad), sino también cómo se discriminan una a la otra (cuando tienen distinta quiralidad). Es como que uno quisiera «dar la mano» cruzando la derecha con la izquierda. Con las moléculas pasa lo mismo."

Derecha e izquierda

Todo esto sería prácticamente anecdótico de no ser porque el grupo de compuestos más amplio y característico entre los que forman la materia viva, el de las proteínas, está compuesto por moléculas quirales, los aminoácidos. Se cree que es este mecanismo de quiralidad el que les permite a muchas de las moléculas fundamentales reconocerse unas con otras y a los organismos alcanzar un alto grado de especificidad.

"Muchas veces, nuestras enzimas reconocen a las moléculas por su quiralidad -detalla Lingenfelder-. Por ejemplo, el ibuprofeno [la droga que se utiliza para calmar dolores] puede ser de forma D o L (dextro o levo, según los grupos principales de la molécula estén orientados a la derecha o a la izquierda en relación con una molécula modelo). Las enzimas están preparadas para reconocer una de esas formas quirales, pero en el laboratorio, cuando uno las sintetiza, se producen las dos."

Uno de los mayores misterios de la naturaleza es por qué todas las proteínas tienen forma quiral L, y todos los azúcares, D. "Es raro -comenta Lingenfelder-, porque en el laboratorio se obtiene una mezcla de 50 y 50. Se piensa que se separaron en los orígenes de la vida. O que tal vez [los ladrillos constituyentes de las proteínas] llegaron desde otras galaxias y vinieron más de una forma que de la otra."

El trabajo de Lingenfelder y su equipo no sólo registró en el nivel atómico el proceso de reconocimiento molecular, sino que dio sustento experimental a las teorías de Linus Pauling. "En lugar de la idea que prevalecía antes, que imaginaba la comunicación entre moléculas sobre el modelo de la llave y la cerradura, Pauling postuló que el mecanismo de reconocimiento molecular tenía que ser un proceso dinámico y flexible -cuenta-. Sin embargo, hasta ahora no había forma de demostrarlo en el nivel de las moléculas individuales."

Abocada íntegramente a la redacción de su tesis, ahora Lingenfelder planea realizar un posdoctorado, probablemente en Europa. "Extraño un montón y quiero volver -confiesa la investigadora, de apenas 27 años-. Pero el intercambio cultural que se da en este ambiente internacional permite un crecimiento personal invalorable. Basta con mencionar que en este grupo somos cincuenta personas y hablamos 17 idiomas. La experiencia es realmente interesantísima."

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