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PROTEÍNAS

La palabra proteína viene del griego proteios, que significa lo primero. Las
proteínas se hallan en el centro de acción de los procesos biológicos. Funcionan
como enzimas, que catalizan el complejo conjunto de reacciones químicas a las
que nos referimos como conjunto de la vida. Las proteínas desempeñan el papel
de regaladoras de estas reacciones, ya sea directamente comocomponentes de
las enzimas o indirectamente en forma de m ensajeros químicos, conocidos como
hormonas, así como receptores de estas hormonas. Intervienen en el transporte y
el almacenamiento de sustancias de importancia biológica como iones metálicos,
, glucosa, lípidos y otras moléculas. En forma de fibras musculares y otros
ensamblajes contráctiles, las proteínas generan el movimiento mecánicocoordinado de numerosos procesos biológicos.

DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DE LA ESTRUCTURA DE LAS
PROTEÍNAS

Una de las técnicas que se utilizan para poder observar la estructura de las
proteínas se denomina cristalografía de rayos X.
El ojo humano puede ver cualquier cosa mayor de 400 nm (con ayuda de un
microscopio óptico). Ése es el límite inferior de la longitud de onda

de la luzvisible, la única que puede excitar las células de la retina. Esa medida
corresponde al tamaño de algunas bacterias. Para poder visualizar objetos más
pequeños, es necesario utilizar una fuente de luz con longitudes de onda más
cortas. Esa fuente de luz es proporcionada por los rayos X, lo s cuales se utilizan a

una

de alrededor de 0,1 nm

, suficiente para poder visualizar átomos anivel más individual.
Desafortunadamente, no existen lentes que puedan formar una imagen
directamente a partir de la fuente de rayos X. Por ello, se tiene que colectar el
patrón de difracción producido por la interferencia de los rayos con el cristal, y
mediante un proceso matemático conocido como transformada de Fourier, se
reconstruye la imagen en una computadora.
Existe un inconvenienteadicional que resulta del tamaño de las proteínas. Aunque
en teoría debería ser posible obtener la estructura tridimensional a partir de una
sola molécula, la señal es tan débil que es imposible detectarla; ésta es una de las
razones por las que se busca amplificar la señal utilizando millones de moléculas
orientadas de la misma manera, lo que se logra a través de un cristal.
Es así como de losdos procesos utilizados para visualizar entes tan pequeños se
deriva el nombre de cristalografía de rayos X.
Para obtener un cristal es necesario un grado de pureza muy alto en sus
componentes. La obtención de proteínas con esta calidad es posible utilizando
mayoritariamente sistemas en los que se sobreexpresa la macromolécula de
interés en bacterias. La sobreexpresión se logra introduciendo a la bacteria un
plásmido que codifica en su ADN para dicha proteína. Así, diversas técnicas de
biología molecular, bioquímica, biofísica e informática tienen que conjuntarse para
poder producir una estructura tridimensional como resultado final.

PROCESO GENERAL PARA OBTENER UN MODELO DE UNA ESTRUCTURA
TRIDIMENCIONAL POR MEDIO DE CRISTALOGRAFÍA DE RAYOS X
A)

B)

C)

D)

A) Paraobtener cristales visibles al microscopio óptico se requiere a partir de
miligramos de proteína altamente pura. Normalmente, es necesario clonar
al gen que codifica para la proteína de interés en un plásmido, el cual se
introduce a una bacteria, en muchos casos Escherichia coli. La bacteria
produce a la proteína en grandes proporciones, facilitando su purificación.
Una vez purificada, laproteína se pone en contacto con soluciones
deshidratantes que la concentran a un grado tal que, en cierto punto, la
suspensión es lo suficientemente homogénea y se forman contactos
adecuados entre las moléculas; cuando esto ocurre se forman cristales.
B) Un solo cristal de proteína se coloca en una fuente de rayos X a una
longitud de onda definida. El impacto del haz en el cristal se expresa...