Divulgación La Ciencia Al Alcance De La Mano

ENERO 2011

SEBBM DIVULGACIÓN LA CIENCIA AL ALCANCE DE LA MANO
Jugando en el laboratorio con moléculas únicas
Jorge Alegre Cebollada Dept. of Biological Sciences, Columbia University, Nueva York Biografía
Siendo estudiante de la Licenciatura en Bioquímica, tuvo la suerte de ingresar en el grupo de química de proteínas del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular I de la UniversidadComplutense de Madrid, en donde completaría su formación predoctoral bajo la dirección de Álvaro Martínez del Pozo y José G. Gavilanes. Su tema de investigación se centró en el estudio del mecanismo de formación de poros en membranas por actinoporinas, unas toxinas producidas por anémonas de mar. Tras obtener el grado de doctor en marzo de 2008, se desplazó al laboratorio de Julio M. Fernández en laUniversidad de Columbia (Nueva York, Estados Unidos), en donde desarrolla su tarea investigadora actualmente. Esta se centra en la aplicación de técnicas de espectroscopía de fuerza mediante AFM al estudio de reacciones químicas y de las propiedades mecánicas de diferentes proteínas.
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Resumen En las últimas décadas, el desarrollo de técnicas que permiten la detección y manipulación de moléculas únicas está revolucionando nuestra manera de entender la biología molecular. En este artículo, se describen brevemente las técnicas de molécula única más extendidas a día de hoy. Summary In the last decades, the development of techniques that allowobserving and manipulating single molecules has transformed the way we understand molecular biology. In this article, today’s most popular single-molecule techniques are briefly described. A comienzos del siglo XIX parecía claro que la materia estaba constituida por átomos que se combinan entre sí dando lugar a moléculas (1). El trabajo experimental desarrollado desde entonces ha hecho uso de esteconcepto de molécula, pero con un gran inconveniente. El número de moléculas analizado de modo simultáneo en un solo experimento raramente ha bajado de los miles de millones. Por tanto, los resultados experimentales obtenidos han representado, por lo general, un promedio de las propiedades de un número de moléculas comparable con el número de habitantes de la Tierra. Si tuviéramos que contestar ala pregunta “¿son los seres humanos guapos?” pasaríamos un mal rato si no nos dejaran clarificar que los hay

normales, guapos, y no tan guapos. Por motivos similares, para profundizar en el comportamiento y las propiedades de las moléculas, en las últimas décadas han proliferado técnicas que permiten el estudio de moléculas individuales, de una en una. A día de hoy, contamos con dos tipos deexperimentos de molécula única: de observación y de manipulación (2). En realidad, la observación de moléculas individuales se remonta al desarrollo del microscopio electrónico a partir de la década de 1930 (3). Sin embargo, esta técnica sólo es capaz de producir imágenes estáticas. Actualmente, la técnica más empleada para la observación dinámica de moléculas individuales es la denominadafluorescencia de molécula única, especialmente en su modalidad de transferencia de energía por resonancia (FRET). El fenómeno de la fluorescencia consiste en la emisión de luz de una determinada longitud de onda por parte de una molécula, denominada fluoróforo, tras absorber luz de distinta longitud de onda (4). En FRET, se hace uso de dos fluoróforos de propiedades cuidadosamente seleccionadas: lalongitud de onda de la luz emitida por uno de ellos, el dador, coincide con la absorbida por el otro, el aceptor. Por tanto, si estos fluoróforos están próximos y son irradiados con la luz que absorbe el dador, se produce transferencia de energía entre ambos y la luz emitida que se detecta es la característica del aceptor. En un experimento estándar de FRET, se sitúa un par aceptor/dador en posiciones...