Premios Nobel 1987
1987/12/01 Barrenetxea, Tere - Elhuyar Fundazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria
Japonés solitario...
El inmunólogo japonés Susumu Tonegawa ha recibido este año el Premio Nobel de Medicina por la formación de anticuerpos que el cuerpo utiliza para combatir enfermedades. El inmunólogo resuelve un problema que alteraba.Tonegawa es profesor de biología en el prestigioso Massachusetts Institute of Technology. Sin embargo, las investigaciones que le han concedido no las llevó a cabo, sino en el Instituto Inmunológico de Basel entre 1971-1981. En este periodo trabajó con el teórico Niels Jerne, premio Nobel de Medicina en 1984.
Tonegawa es un investigador práctico. En un informe que publicó en 1976, afirmó que había visto cómo se recogen en un cromosoma los diferentes genes que provocan la formación de anticuerpos.
Las sesiones de Tonegawa confirman una teoría publicada en 1960 por William Dreyer y Claude Bennett. Según estos autores, las diferentes proteínas para formar anticuerpos se combinan de azar o de noviembre. Por aquel entonces nadie podía explicar el mecanismo que se podía llevar a la combinación. El problema era cómo el cuerpo podía hacer billones distintos. Estos anticuerpos suelen estar esperando a que los virus y bacterias entren en el cuerpo. De todas ellas, sólo una será adecuada para combatir y destruir el invasor.
El dilema es cómo, al depender de los genes la formación de anticuerpos, que sólo son 100 000 diferentes, pueden controlar la formación de diferentes anticuerpos biliónicos. Tonegawa desvela esta paradoja.
Los anticuerpos son producidos por varias células de la sangre, llamadas células B. En un hombre adulto hay alrededor de un billón de células B y cada una es capaz de crear un anticuerpo de un tipo especial. El número de anticuerpos por tanto no puede superar el número de células B.
Los anticuerpos humanos están formados por cuatro cadenas de proteínas. Dos de ellos son largos y dos cortos. Las cadenas forman una disposición en forma de Y (ver Figura). Las ramas de Y son muy variables y son precisamente éstas las que identifican al enemigo. Además a través de ellos se enlazan al invasor. Si están unidos, la cola del anticuerpo sufre cambios y provoca la puesta en marcha del sistema inmunológico. Entonces el sistema inmunológico pone todas sus armas en acción para limpiar el extraño.
La parte variable de la cadena larga viene limitada por tres genes: los genes V, D y J. La cadena corta sólo tiene genes V y J. En humanos hay 200 V genes, 20 D genes y 4 J genes.
Las sesiones de Tonegawa han revelado que estos genes se combinan aleatoriamente durante el desarrollo del mamífero. Así se forman miles de partes variables diferentes. Y como en cada anticuerpo hay cuatro partes variables, las combinaciones posibles suben hasta el billón.
Según lo visto, la concesión del Premio Nobel a Tonegawa ha sido muy adecuada. Sin embargo, en una época en la que los trabajos de investigación se realizan en grupo, sorprende que sólo se le otorgue el premio y eso es lo que él insistía.
...Trío de químicos...
El Premio Nobel de Química ha sido entregado este año entre tres personas. Son dos norteamericanos (Charles Pedersen y Donald Cram) y uno francés (Jean-Marie Lehn). El premio premia el trabajo realizado por estas tres personas en la identificación de moléculas, cuando se conoce como "Química Huésped/Invitado". La identificación de la molécula ha abierto un campo de investigación amplio y variado, no sólo en química sino también en biología, medicina y ciencia de materiales.
Por ello, los químicos comprenden cómo una molécula gigante, como las proteínas, identifica a otra y la racciona selectivamente con ella. Los biólogos también han podido comprender cómo los anticuerpos identifican a los antígenos. Y con las mismas bases, los químicos han diseñado sensores para detectar venenos y productos tóxicos en el medio ambiente. En medicina ha sido posible diseñar nuevos medicamentos. Las funciones que realizan las enzimas gigantes son posibles mediante pequeñas moléculas sintetizadas en el laboratorio.
El concepto de identificación molecular es hijo de una chiripa. Hace 24 años, trabajando para la gran compañía química Pedersen Du Pont, hizo un descubrimiento inesperado. En una de sus sesiones utilizó una materia prima contaminada. Como resultado de la reacción obtenía un producto lateral junto con el producto principal. Como químico responsable de Peders, se encargó de identificar y verter el producto lateral por la fregadera. Se dio cuenta de que el compuesto tenía una estructura muy especial y no convencional. En forma de anillo hay 12 átomos de carbono y 6 de oxígeno, entre los cuales hay dos átomos de carbono. Los químicos llaman ahora cicleter o corona éter a este anto- laminado.
Cuando comenzaron a estudiar la química de estos cicléteres, Pedersen tuvo grandes sorpresas.
El hidróxido sódico, la sosa cáustica, no se disuelve en disobantes orgánicos como el benceno y el éter. Pero cuando Pedersen añadía su producto lateral al disolvente orgánico, el hidróxido sódico se disuelve en su totalidad. ¿Qué era lo que hacía el nuevo compuesto?
El hidróxido sódico está formado por iones de sodio positivos y iones de hidróxido negativos, mientras que las fuerzas electroestáticas mantienen los iones formando un compuesto estable. Cuando se añade agua, ésta rompe las fuerzas electrostáticas y las moléculas de agua rodean los iones. Cada seis iones. Así, el hidróxido sódico se esparce en el agua "; se disuelve con el lenguaje de los químicos. Disolventes orgánicos como el benceno y el éter no pueden romper las fuerzas electrostáticas, por lo que no disuelven compuestos como el hidróxido sódico.
Sin embargo, el compuesto de Pedersen es capaz de disolver sustancias iónicas. Sus seis átomos de oxígeno rodean el ion sodio de la misma manera que lo hacen seis moléculas de agua. El ion sodio se ve como coronado y por eso Pedersen dijo a sus nuevos compuestos la corona éter.
Una de las primeras aplicaciones de la corona éter fue la disolución de iones como el sodio y el potasio en disolventes orgánicos. Algunas reacciones químicas necesitan estos metales para avanzar. Algunas de ellas se producen además sólo en disolventes orgánicos y la transferencia de iones desde la fase acuosa a la fase orgánica puede ser un problema. Los cortes corales dan solución a este problema.
Los químicos pueden sintetizar éteres corales de cualquier tamaño de metal y aprovechar esta vía para extraer metales valiosos de la mezcla. La colocación de una corona éter específica en un electrodo puede ser utilizada para detectar un determinado metal. Los biólogos también se han beneficiado de este descubrimiento. De hecho, han podido comprender cómo atraviesan las membranas de células no acuosas la vía de acción de los antibióticos y los iones de sodio y potasio, anfibios. En el segundo caso, se considera que en las membranas tipo corona éter abren agujeros para que esos iones pasen.
Los éteres corales no abarcan únicamente metales. También pueden contener moléculas. En este punto entra el segundo premiado (Donald Cram) en este relato.
Cram es actualmente profesor de la universidad de Los Ángeles en California, pero cuando Pedersen descubrió éteres corales trabajaba para Du Pont. Cram se percató de que la sintetización de la corona y los éter especiales permitía separar las moléculas quirales. La única diferencia entre estas moléculas era que una imagen espejo de la otra era idéntica a otras propiedades. La separación de moléculas quirales es lo que hacen las enzimas, ya que en los procesos bioquímicos sólo una de las moléculas quirales es efectiva. Así, pensó que la corona por medio de los éteres sólo podía extraerse uno de los componentes de las mezclas quirales y que por este camino podía llegar a sintetizar productos químicos, farmacéuticos y agroquímicos especiales.
El laboratorio de Cram se dedicaba a la producción de articulos para 1973. Su primer éxito fue la síntesis de una corona éter capaz de separar los aminoácidos quirales que forman parte de las proteínas.
Él ha inventado el nombre de host invitado químico. La corona éter sería un huésped y sus moléculas son invitadas.
El laboratorio de Cram sintetizó también otras estructuras moleculares que podían cumplir las funciones de coronas éter, en forma de esferas y semiesferas vacías. Son esféricos y hemiesféricos.
El tercer premiado es una rama más de la Du Pont connection. Jean-Marie Lehn trabajaba también para Du Pont, pero en otra rama. A él se le ocurrió que la corona bidimensional de Pedersen se extendiera a la tercera dimensión. Para ello sustituyó dos átomos de oxígeno de la corona original por dos átomos de nitrógeno. Mediante átomos de nitrógeno interconectó dos coronas éter entre sí obteniendo compuestos ciclistas. Son los criptanos. Los criptanos extraen de forma selectiva cationes metálicos más que éter corona. Además, Lehn ha diseñado hosteleros que identifican sustancias biológicamente eficientes como la azetikolina neurotransmitente.
Gracias al trabajo de estos químicos no será posible sintetizar una enzima en el laboratorio, pero sí sintetizar moléculas más pequeñas y sencillas que cumplan sus mismas funciones.
...Y pareja de físicos
El Premio Nobel de Física de este año ha sorprendido un poco los ambientes científicos. El problema no es que Georg Bednorz y Alex Müller no merezcan la pena por su destacada labor sobre los superconductores, porque todos dicen que merecen la pena. La cuchara es la rapidez.
Bednorz y Müller han sido premiados por elevar la barrera de conducción de los superconductores en 12ºC. Este descubrimiento tuvo lugar a principios de 1986 y no se publicó hasta septiembre del mismo año. Por tanto, el Premio Nobel ha sido recibido apenas un año después de la publicación de sus resultados. Este hecho es sorprendente, ya que la Academia Sueca de Ciencias, con la intención de ser muy prudente y riguroso, deja décadas hasta que premia un descubrimiento. Normalmente, un progreso zeintífico tarda años en tener una gran aceptación y eso es lo que espera la Academia Sueca.
Bednorz y Müller trabajan en el laboratorio del IBM de Zurich y es de destacar que el Premio Nobel de Física del año pasado ha sido otorgado por Gerd Binning y Heinrich Rohrer del mismo laboratorio. Este hecho es una señal de que la investigación puntera se ha desplazado de la universidad a los laboratorios de grandes empresas transnacionales.
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