Jorge Júlvez, del Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A) de la Universidad de Zaragoza, se sumará al proyecto que se desarrolla en la Universidad de Cambridge para mejorar la producción de proteínas beneficiosas para la salud.

El investigador, que forma parte del Grupo de Investigación GISED, ha obtenido una beca Marie Curie para el desarrollo profesional, dentro del Séptimo Programa Marco, que le da la posibilidad de formar parte del equipo multidisciplinar del Cambridge Systems Biology Centre durante dos años. En este centro trabaja actualmente un grupo de 97 científicos entre los que figuran biólogos, químicos, físicos, matemáticos e ingenieros. El proyecto que se va a llevar a cabo se centra en la producción de proteínas beneficiosas para la salud humana. En concreto, se va a prestar especial atención a la producción de lisozima, una proteína con propiedades inmunes y antiinflamatorias.

¿Cómo se puede producir una proteína con una secuencia de aminoácidos concreta, plegada adecuadamente y lista para ponerla a trabajar? Una de las formas más comunes consiste en insertar en el ADN de un organismo, el gen que codifica la proteína que se quiere producir. Cuando el organismo procese el gen que se ha introducido, producirá la proteína deseada. “Para producir proteínas podemos hacer uso de la precisa maquinaria existente en todas las células. De este modo, estos organismos modificados genéticamente, en la mayoría de los casos bacterias y hongos, son utilizados como fábricas de proteínas”, explica Jorge Júlvez. En el caso de la lisozima, un organismo apropiado para su producción es un hongo, la levadura de la cerveza.

La inserción de genes en el ADN de bacterias y hongos está siendo utilizada con éxito en la actualidad para producir varios tipos de proteínas. “La mayor parte de la insulina suministrada a pacientes con diabetes es producida por bacterias a las que se ha insertado el gen que codifica la insulina, la hormona del crecimiento puede producirse de forma similar”, aclara Júlvez.

La producción de proteínas no es un proceso sencillo. Son necesarias multitud de reacciones y de moléculas para llevarla a cabo. Durante décadas, los científicos han estudiado meticulosamente cada una de esas reacciones, y aún hoy no se conocen en detalle muchas de ellas. Dada la relevancia de las proteínas en los procesos vitales, no es de extrañar que su carencia o exceso pueda conllevar serios desajustes en la vida del organismo. Por esta razón, un conocimiento profundo de los procesos involucrados podría tener importantes aplicaciones prácticas como la producción de proteínas humanas, el diseño de nuevos fármacos o la búsqueda de terapias genéticas en enfermedades como la fibrosis quística, el sida o el cáncer.

Objetivos del proyecto

Uno de los retos científicos en este campo consiste en elaborar un mapa de todas las reacciones que permita predecir cómo va a ser la producción de proteínas ante diferentes situaciones. Este es el primer objetivo del proyecto, desarrollar un mapa (o modelo matemático) que describa el sistema de producción de proteínas. En la levadura de la cerveza, alrededor de 2.000 proteínas intervienen en su producción, todas ellas deberán ser incluidas en el mapa. El segundo objetivo será analizar este mapa para averiguar los puntos críticos o cuellos de botella que limitan la producción de proteínas, cómo afectan los nutrientes a esta producción o cómo responde la célula a diferentes cambios genéticos. A partir de ahí se trabajará para diseñar acciones de control sobre el proceso de producción de proteínas de la célula para sacarle el máximo provecho como fábrica de lisozima.

La complejidad de las proteínas

Si pudiéramos dar un paseo por el interior de una célula, encontraríamos millones de proteínas realizando diligentemente su trabajo. Las proteínas son moléculas extraordinariamente polifacéticas que realizan una gran cantidad de tareas fundamentales para la vida.  Cada célula contiene varios miles de tipos distintos de proteínas, cada uno de ellos construido con un propósito específico. En los seres vivos, las tareas encargadas a las proteínas van desde el transporte de material de un lugar a otro del organismo hasta la defensa contra infecciones. Por ejemplo, en los humanos, la insulina controla el nivel de glucosa en la sangre, la ferritina almacena hierro en el hígado, la hemoglobina transporta oxígeno por el torrente sanguíneo y la rodopsina de la retina del ojo detecta la luz.

Cuando comemos alimentos que contienen proteínas, nuestro sistema digestivo las descompone en aminoácidos y las envía al sistema circulatorio. Cada célula recoge de la sangre todos los aminoácidos que necesita para fabricar sus proteínas. La fabricación de proteínas es un proceso que requiere varios pasos y, cómo no, estos pasos son llevados a cabo principalmente por proteínas.