Si el cambio es el motor de la adaptación, Michael Rossmann es un ser muy adaptado. Nació en Frankfurt (Alemania) hace 80 años, estudió matemáticas y física en Glasgow (Escocia), fundó las bases de una biología molecular estructural en Cambridge (Inglaterra) y lleva 30 años dirigiendo una cátedra de ciencias biológicas en la Universidad Purdue de West Lafayette, en Indiana (Estados Unidos). Cuando se cumplen 50 años del primer análisis radiografiado de la estructura tridimensional de las proteínas, que tuvo a este investigador por pionero, Rossman ha visitado Barcelona para conferenciar en el Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona), a propósito de las estructuras más elementales de la vida.
Jordi Montaner | 16 de febrero de 2010
Cristalografía suena a ciencia frágil…
Es una ciencia aún muy joven, pero especialmente activa y muy robusta. Los métodos cristalográficos analizan los patrones de difracción que surgen de una materia al irradiarla con rayos X. Estos patrones de difracción nos permiten advertir que los átomos se estructuran en redes basadas en la repetición tridimensional de sus componentes. Asimismo, la cristalografía asistida por rayos X nos permite hoy día obtener información estructural muy valiosa acerca de proteínas y otras macromoléculas orgánicas.
Usted iba para matemático. ¿Qué pasó?
Cuando acabé mi graduado escolar en Glasgow, se me daban bien la física y las matemáticas, así que decidí formarme en ambos campos. Sin embargo, me negué a hacer el servicio militar (obligatorio en aquella época) y tuve muchas dificultades para pasar a universidades entonces punteras, como la de Manchester o el King’s College de Londres. Tuve que contentarme con seguir estudiando física y matemáticas en la Universidad Politécnica de Glasgow. Allí conocía a una cristalógrafa, Kathleen Lonsdale, con formación eminentemente química, que necesitaba resolver distintas ecuaciones matemáticas (entonces no existían los ordenadores) que me ofrecí a descifrar. Luego pasé a relacionarme con otro cristalógrafo, J. Monteath Robertson, de la Universidad de Glasgow.
Y de ahí al afecto por esta disciplina.
El cambio más excitante se dio a partir de un congreso de cristalografía en Montreal, donde coincidí con William Lipscomb y Max Perutz. El segundo me invitó a integrarme en el equipo de cristalografía de la Universidad de Cambridge, un equipo del que formaban parte varios premiso Nobel, como Sir Francis Crick, codescubridor de la estructura helicoidal del ADN. Era un ambiente tremendamente óptimo para investigar; me sentí muy motivado y me puse a trabajar de inmediato en la identificación de la estructura tridimensional de las proteínas. De esta manera, sin alejarme nunca de las matemáticas y de la física, fui acercándome gradualmente a las ciencias de la vida.
¿Qué es el pliegue de Rossmann?
Tras dar con la estructura cristalográfica de las proteínas, tanto desde el grupo de Cambridge como desde otros de universidades alemanas y estadounidenses, empezamos a estudiar enzimas. Yo me centré en la lactato-deshidrogenasa, una molécula de importancia capital en las funciones metabólicas. Descubrí que, en atención a su configuración molecular, no había sólo una, sino varias lactatodehidrogenasas; además, observé que todas tenían un patrón de nucleótidos común. La clave es que este patrón se repite en casi todas las estructuras orgánicas estudiadas y, en consecuencia, puede definirse como el patrón estructural más primitivo y el más repetido en la evolución de los seres vivos. Esta estructura repetida acabó por llevar mi nombre. La proposición fue, en un principio, muy controvertida, pero los años han acabado dándome la razón.
Estructura y función son interdependientes en la naturaleza. ¿Cuál es el huevo y cuál la gallina?
Este es uno de los debates más apasionantes en la biología básica. Mi punto de vista es que todo parte de unas macromoléculas que se reconfiguran de distinto modo, sensibles a una serie de influencias ambientales. Así tenemos una primera función, que es puramente productiva. A partir de ahí, la selección natural desquicia los productos que no se adaptan bien al medio y prima a los que se adaptan bien, de forma que hay diferentes estructuras que triunfan en pro de nuevas funciones que, a su vez, no paran de reproducirse y de experimentar.
Las joyas de su actual corona son los virus. A ellos dispensa aún la mayor parte de su limitado esfuerzo como investigador emérito. ¿Merecen tales microbios semejante dedicación? ¿Cuál es su origen evolutivo?
Los virus son estructuras (no seres vivos) muy interesantes. Mi interés, como supondrá, partió de una determinación de su estructura en tres dimensiones. Dicha estructura está íntimamente relacionada con la función de parasitar a una célula huésped e interaccionar mediante la neutralización anticuerpos y la diseminación de una infección.
¿Y su origen?
No hay una teoría precisa sobre su génesis, pero creo que nunca habrían podido existir de no haber antes una estructura celular viva que los amparara. Por ejemplo, podría tratarse de macroestructuras náufragas de una célula destruida que deciden campar a sus anchas y recalan en otras células ajenas sorteando sus defensas y donde plantean una nueva función… El tiempo dirá.
En su conferencia también ha dado a conocer cosas importantes acerca de los virus.
Me he centrado en la estructura y función del virus del dengue y otros patógenos humanos homólogos, como el virus de la fiebre amarilla o el West Nile. Son los llamados ‘virus emergentes’, cuya naturaleza capitaliza en estos momentos el interés de la biomedicina.
Hemos aprendido que la estructura revela aspectos importantes de estos patógenos. Son virus que presentan aún una estructura inmadura en el interior de la célula, que adquieren su madurez y capacidad infecciosa en el medio extracelular y, por medio de una endocitosis, adquieren por fin su estructura definitiva. Estos virus han sido estudiados mediante microscopia electrónica, y sus componentes proteicos han sido tridimensionados a través de rayos X. Parece ser que, en su transición de inmaduros a maduros, los virus mencionados requieren una reconfiguración estructural rotacional de hasta 180 grados. Estos cambios pueden ser detectados mediante anticuerpos neutralizadores.
TODO PARA LOS VIRUS Toda la curiosidad que mantiene aún en activo a Michael Rossmann se centra actualmente en los virus. En su Departamento de Purdue, el equipo investiga la deglucosilación de los alfa-virus a fin de caracterizar mejor su cristalografía proteica; también la fusión de estos con liposomas.
Mediante reconstrucción por ordenador, el equipo de Rossmann investiga también partículas maduras e inmaduras de flavivirus, virus de la familia Flaviviridae que incluye el agente de la encefalitis japonesa y la de Saint Louis y de la encefalomielitis ovina. En particular, estudian cambios conformacionales de la glucoproteína E, anticuerpos y complejos hidrofóbicos. Más: microvirus bacteriófagos, Parvovirus humanos y caninos, coxsackievirus, virus de la polio y mimivirus. Estos últimos recuerdan a Rossman el Atlas Farnese del Museo Arqueológico Nacional de Nápoles, que representa a Atlas aguantando un inmenso globo terráqueo en sus espaldas. Atlas representa a la Humanidad, llevando a cuestas el virus más complejo hoy conocido, cuyo genoma está muy relacionado con el de las bacterias.
