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12 de febrero de 2001
Las maravillas del genoma dan lugar al intimidante desafío del proteoma
Ya terminada la prodigiosa tarea de secuenciar el genoma humano, los
investigadores ahora se enfrentan al intimidante desafío de
entender el proteoma—todas las proteínas que se expresan
en una célula—, según dice el investigador del
Instituto Médico Howard Hughes, Stanley Fields.
En un artículo titulado "Proteomics en Genomeland", publicado
en el número del 16 de febrero de 2001, de la revista
Science, Fields escribe: "En el país de las maravillas de
secuencias completas, quedan muchas cosas que el estudio
genómico no puede hacer, y es por esto que el futuro pertenece
al estudio proteómico, análisis total de los complementos
de proteínas".
“Estas tecnologías deben estar a disposición de todos, de modo que ninguna comunidad de biólogos se vea privada de este privilegio. Algunos biólogos ven a la revolución genómica y proteómica como una verdadera amenaza, y la amplia disponibilidad de reactivos y equipos ayudará a aliviar esa preocupación”.
Stanley Fields
El análisis de proteínas, dice Fields, es más
complicado que comprender la secuencia lineal del ADN de los genes,
porque los investigadores deben llevar su análisis mucho
más allá. "Los estudios proteómicos no sólo
incluyen la identificación y la cuantificación de
proteínas, sino también la determinación de su
localización, modificaciones, interacciones, actividades y, en
última instancia, la determinación de su función",
escribió Fields, quien se encuentra en la Universidad de
Washington. A diferencia del ADN, las proteínas experimentan
modificaciones bioquímicas complejas. Un solo gen, por ejemplo,
puede codificar para múltiples proteínas por medio de la
maduración por corte y empalme alternativa del ARN mensajero.
"Todas estas posibilidades dan lugar a un proteoma, que se estima es un
orden de magnitud más complejo que el genoma", escribió
Fields.
En una entrevista sobre el artículo de Science, Fields
advierte que los científicos que pretendan realizar experimentos
proteómicos se enfrentarán a grandes desafíos a
medida que aprendan nuevas técnicas de laboratorio y establezcan
colaboraciones productivas de investigación. Sin embargo,
expresó confianza en que las agencias que financian la
investigación sean capaces de fomentar las tecnologías e
infraestructura de investigación necesarias.
Aunque los investigadores han logrado una mejor comprensión
de millares de proteínas, basándose en estudios sobre su
actividad biológica en las células, Fields dice que el
gran número de proteínas cuya función es
desconocida, proporciona un desafío intimidante. El asignar
funciones a estas proteínas exige un nuevo estilo de
experimentación que "no substituirá la forma tradicional
de hacer biología, sino que funcionará conjuntamente con
esta", escribió Fields.
Afortunadamente, las nuevas tecnologías están
permitiendo que este trabajo avance rápidamente. Por ejemplo, la
identificación de pequeñas redes de proteínas que
trabajan juntas se ha podido lograr gracias a la ayuda de poderosas
técnicas analíticas, tales como la espectrometría
de masa-que clasifica e identifica las moléculas
basándose en su masa. Y por medio de sofisticados
análisis genéticos que usan levaduras, se están
identificando asociaciones entre proteínas, lo que puede
producir importantes claves acerca de la función de las mismas.
Nuevas técnicas de marcación bioquímica han sido
de gran ayuda en los intentos para determinar la localización
celular de las proteínas. Asimismo, se están utilizando
algoritmos computacionales para analizar secuencias proteicas en un
intento para identificar proteínas que se han desarrollado
juntas y que, por esto, es posible actúen en el mismo proceso
celular, según comentó Fields.
Los próximos avances en estudios proteómicos, dice
Fields, serán las tecnologías que evalúen el
cambio dinámico de los niveles proteicos durante los procesos
celulares. Las técnicas de análisis de
espectrometría de masa de complejas mezclas de proteínas
"podrían permitir que los tejidos humanos sean utilizados como
fuente proteica y hacer factible el descubrimiento de marcadores del
inicio de enfermedades, al comparar el contenido proteico de
células patógenas con el de sus contrapartes normales",
escribió Fields. También mencionó que los arreglos
proteicos de moléculas marcadas son herramientas prometedoras
para explorar la actividad y la función de las
proteínas.
"Para un campo que está tan lleno de métodos
suntuosos, es curioso el número de nuevas tecnologías que
se necesitan para los estudios proteómicos", escribió
Fields. Se refirió, en particular, a la necesidad de ensayos
más eficientes para automatizar el análisis del gran
número de proteínas. También acentuó la
necesidad de una extensa distribución de tecnologías
proteómicas. "Sólo cuando cada laboratorio se sienta
cómodo realizando estudios proteómicos, se
explotará completamente su poder", escribió.
En una entrevista, Fields agregó que "estas
tecnologías deben estar a disposición de todos, de modo
que ninguna comunidad de biólogos se vea privada de este
privilegio. Algunos biólogos ven a la revolución
genómica y proteómica como una verdadera amenaza, y la
amplia disponibilidad de reactivos y equipos ayudará a aliviar
esa preocupación".
Además, dijo, siguen sin solución muchos puntos sobre
cómo organizar las colaboraciones interdisciplinarias,
necesarias para realizar avances en estudios proteómicos.
"¿Cómo se logra que científicos en
informática trabajen con químicos en proteínas,
con genetistas, con químicos combinatorios, etc.?",
preguntó. "No creo que esto esté para nada resuelto".
Aunque los planes para crear centros interdisciplinarios de estudios
proteómicos "tienen un potencial enorme, no es algo que suceda
mágicamente con sólo poner a trabajar conjuntamente a
distintas clases de científicos", dijo. Así,
advirtió, "estos tipos de centros interdisciplinarios,
institutos o edificios, tienen el potencial de ser fantásticos,
pero también tienen el potencial de ser insuficientes. Los
científicos deben hablar un lenguaje común y desarrollar
problemas en los que todos deseen trabajar".
Los estudios proteómicos también cambiarán la
escala de investigación biológica, dijo Fields. "Es un
gran desafío tomar a científicos que están
entrenados en metodologías tradicionales de investigación
biológica, realizable en pequeños laboratorios y a
pequeña escala, y presentarles tecnologías extremadamente
poderosas, pero a menudo costosas y concentradas en centros
proteómicos o grandes laboratorios", dijo.
Sin embargo, Fields dijo que cree que las agencias federales de
subsidios y las fundaciones "son cada vez más conscientes de las
complejidades, de los problemas, de la necesidad de tecnologías
y del financiamiento necesario para enfrentarse a todos estos
desafíos".
Fields enfatizó que el esfuerzo masivo de los estudios
proteómicos valdrá la pena, porque los descubrimientos
básicos sobre la maquinaria proteica de la célula
originarían rápidamente aplicaciones clínicas.
"Pienso que un nuevo tratamiento o diagnóstico basado en
estudios proteómicos, pasará del laboratorio
académico al prototipo para diseñar una aplicación
comercial, en un tiempo que será cada vez más
rápido y menor", dijo.
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