Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

El don de la ubicuidad

"La existencia es, en su totalidad un combate; la vida es la victoria que perdura". Esta lúcida reflexión corresponde a Jean Barois, la primera gran obra del Premio Nobel francés de Literatura, de 1937, Roger Marin du Gard, que narra la historia de la lucha de un hombre por reconciliar sus sentimientos religiosos con su escepticismo científico.

Destruir para crear algo nuevo es un principio fundamental de la vida, válido incluso para las menores unidades de los seres vivos y del hombre, sus moléculas constituyentes. Por ello, éstas tienen una vida mucho menor que la de los organismos de los que proceden.

PROTEOLISIS. De entre todas las biomoléculas, las proteínas representan un papel esencial, ya que participan en todos los procesos vitales de las células. Son de naturaleza proteica las decenas de millares de biocatalizadores, o enzimas, responsables de que se realicen, controlen y coordinen la inmensa y compleja cantidad de transformaciones responsables de los procesos vitales. Por ello comentaremos, en esta ocasión, el singular combate, en nuestras células, por la existencia o la muerte de las proteínas, su continua destrucción y construcción. En una persona normal, cada día, se descomponen, desaparecen, unos 300 gramos de proteínas, lo que significa que, para compensar tal proceso, hemos de crear, sintetizar, diariamente, esa misma cantidad. Como nuestro cuerpo contiene unos 10.000 gramos de proteínas, si todas ellas perdurasen el mismo tiempo, ello significaría una vida media de 30 días para cada molécula. La realidad es muy distinta, pues algunas proteínas (por ejemplo la enzima ornitina descarboxilasa) mueren inmediatamente tras realizar su trabajo, frecuentemente en materia de minutos, dando lugar a sus unidades constitutivas de aminoácidos. Por el contrario, otras proteínas, como la bien conocida hemoglobina, que en los eritrocitos transporta el oxígeno desde los pulmones a las células corporales, poseen una vida media elevada, de unos cuatro meses.

La falta de uniformidad en la vida media de nuestras proteínas es algo muy conveniente, ya que, entre otras circunstancias, así se favorece su regulación metabólica, permitiendo que se eliminen las proteínas superfluas. Un ejemplo de esta clase de fenómenos es el de la hormona adrenalina, que aunque no es una proteína nos puede servir de ilustración Esa hormona la producimos inmediatamente ante una situación de estrés, de emergencia, lo que permite que ejerza sus efectos metabólicos, contrapuestos a la situación de emergencia. Cuando este problema se soluciona se hace innecesaria y peligrosa la persistencia de una alta concentración de adrenalina, por lo que existen mecanismos rápidos para su destrucción, a fin de que su vida media sea tan solo de unos pocos segundos. En el extremo opuesto está la hormona del crecimiento (en este caso si se trata de una proteína) o las moléculas ya citadas de hemoglobina, que ejercen efectos prolongados, repetitivos. Por un principio de economía, interesa, por tanto, que posean vidas medias elevadas.

DEPURACIÓN. Otra función diferente de este fenómeno de destrucción controlada intracelular de las proteínas es la de permitir eliminar las eventuales proteínas anormales o defectuosas que se pueden presentar por cualquier motivo, ya que su acumulación podría ser peligrosa para la célula. Por ejemplo, antes citábamos que la hemoglobina dura unos 120 días, pero, en contraste, algunas hemoglobinas anormales (por errores en su síntesis o por mutaciones) poseen vidas medias inferiores a 10 minutos, lo que evita perjudicar las funciones de los eritrocitos.

En resumen, la capacidad de eliminar proteínas anormales, cuya función ha finalizado o se ha deteriorado, actúa como un mecanismo de reciclaje, que impide la acumulación de sustancias indeseables, proporcionándonos aminoácidos, es decir, materia prima, para producir nuevas proteínas de repuesto.

Con este hecho podríamos hacer un símil: las miles de moléculas de proteínas son como los miles de ejemplares de periódicos que se producen diariamente en la rotativa correspondiente, la mayor parte de ellos perfectos, pero con alguna proporción de defectos. Los ejemplares perfectos pasan a su destino posterior, al consumidor, y allí son leídos, más o menos rápidamente, dependiendo de las circunstancias, unas veces en pocos minutos, otras veces en horas, otras en días, algunos de ellos nunca. Pero, en todos los casos, tras realizar su función, ya son inútiles o comienza su deterioro. Pensemos en lo conveniente ý ecológico que sería el que existiese una empresa destinada a su reciclado total, a fin de obtener pulpa de papel para la fabricación de nuevos ejemplares. Mejor aun sería si esta empresa recogiese también los ejemplares defectuosos de la producción, así como todos y cada uno de los que son leídos, tras más o menos tiempo, además de los que son conservados, pero terminan deteriorándose, es decir, recoger y reciclar absolutamente todos los periódicos previamente producidos. Todas estas características son las que reúne el proceso de la proteolisis intracelular de proteínas.

DIVERSIDAD. Asombrosa y eficazmente, nuestras células poseen varias de estas empresas de reciclaje perfecto, que operan sobre las proteínas. Una de ellas depende de unos suborgánulos celulares, los lisosomas, así como de unas proteínas hidrolíticas especiales, las catepsinas. Pero lo que vamos a resaltar es un proceso alternativo, otra empresa de reciclaje, que tiene como director-gerente a una proteína singular denominada ubiquitina, llamada así por ser muy abundante y estar en todas partes (es ubicua) en los seres pluricelulares. Es, además, la proteína conocida más conservada en la evolución, ya que, básicamente, es la misma proteína ubiquitina, con la misma secuencia de aminoácidos, la que encontramos en una mosca, en un salmón, en una rana o en un hombre.

En el MIT de Cambridge, EE.UU, el Dr. Alexander Varshavsky hace años descubrió que la ubiquitina se relacionaba con unas proteínas nucleares, las histonas, realizando una función importante en los trabajos de reparación de la herencia. Posteriormente otros grupos, entre ellos el del profesor Stefan Jentsch, de la Universidad alemana de Heidelberg, descubrieron que tras esa proteína universal y multifuncional, la ubiquitina, se escondía un mecanismo excelente de regulación de la descomposición de proteínas. De este modo, las estructuras ya inútiles o deformes se van marcando sucesivamente con varias moléculas de ubiquitina, marcándolas con una especie de etiqueta indicativa de que esas proteínas deben ser sometidas a la acción degradativa (una máquina de reciclaje). Consiste en unos grandes complejos tubulares recientemente descubiertos denominados proteosomas, que se encargan de la ruptura de las proteínas seleccionadas para su hidrólisis pero que dejan intactas al resto.

La pregunta inmediata sería ¿cómo distingue el director general del proceso, es decir, la ubiquitina, a las proteínas que deben ser recicladas de las que deben quedar inalteradas, en activo?. Según se sabe, en las propias proteínas existen señales específicas, en forma de aminoácidos específicos situados en uno de sus extremos. La bioquímica comienza a descifrarlos. Algunas de estas respuestas, en el ámbito molecular, han sido aclaradas por el citado profesor Jentsch, quien en 1994 recibió, por ello, el Premio Leibnitz de la Asociación Alemana de Investigaciones Científicas.