Nobel de química: Per il·luminar cèl·lules

Esbrinar el que passa dins una cèl·lula és una feina extraordinàriament difícil. Malgrat que ara ja estem acostumats a veure imatges de cèl·lules de colors i esquemes on tot sembla claríssim, una cèl·lula és una cosa molt petita en la que hi passen moltes coses alhora. Per això, quan intentes fixar-te en una proteïna particular és facilíssim perdre’s entre milers d’altres proteïnes.

És com mirar una ciutat des d’un telescopi situat a l’espai i mirar de seguir una persona en concret enmig de la multitud que no para de moure's molt molt de pressa. Fins fa uns anys era simplement impossible. Però seria molt diferent si poguéssim posar un senyal lluminós a la persona en qüestió. Aleshores resultaria tot molt més senzill. N’hi hauria prou de seguir el senyal del llum per saber quan entra a casa, quan en surt, com es mou i tot el que fa.

Doncs la vida dóna moltes voltes, de vegades inesperades. I això és el que ha passat en un camí que comença amb unes meduses i que acaba amb el premi Nobel de química als qui van trobar les eines per marcar amb llum la proteïna que volem seguir i veure el que fa per dins la cèl·lula.

Les meduses en qüestió es diuen Aequorea victoria, i van ser l’objectiu d’Osamu Shimomura, un investigador que de jove havia pogut viure en persona la bomba atòmica de Nagasaki, on la seva família s’havia traslladat. Ell tenia experiència en molècules lluminoses ja que en la seva tesi doctoral havia aconseguit purificar una proteïna que donava brillantor a uns petits mol·luscs que emetien llum en un fenomen conegut com bioluminiscència.

Però va ser estudiant la bioluminiscència de la medusa quan van topar amb una molècula que era lleugerament verdosa a la llum del Sol, més aviat groga sota una bombeta i verda fluorescent quan l’il·luminaven amb llum ultraviolada. Primer la van anomenar “Proteïna verda”, però després van canviar el nom pel de “Proteïna verda fluorescent” o GFP per l’anglès “Green fluorescent protein”.

Va resultar ser una molècula sorprenent. Quan s’il·luminava amb llum blava o ultraviolada, absorbia energia, però després la tornava a alliberar en forma de llum verda. Hi ha altres molècules que emeten llum, però els fa falta un aport d’energia a partir de diverses reaccions químiques. En canvi, a la GFP no li calia res més que llum blava o UV.

Vint-i-cinc anys després, un químic anomenat Martin Chalfie va sentir parlar de la GFP i va tenir una idea brillant (mai millor dit). Es va adonar que disposava de les eines per saber quan les cèl·lules es posaven a fabricar una proteïna concreta. La clau estava en la manera en que es regulen els gens.

Un gen és la seqüència d’ADN que codifica per fabricar una proteïna, però també inclou la part d’ADN que regula la fabricació de la proteïna. Com si diguéssim l’interruptor que posa en marxa la lectura de l’ADN. És un fragment d’ADN que acostuma a estar just al davant de la seqüència que s’ha de llegir i que es coneix com el “promotor” del gen.

Per exemple, si una cèl·lula ha de posar-se a fabricar albúmina, ho sap perquè al promotor del gen de l’albúmina s’hi enganxen altres molècules que l’activen. El mecanisme exacte de regulació just l’estem comprenent en l’actualitat, però l’existència dels promotors i les eines per manipular l’ADN ja es coneixien a finals dels anys 80.

Doncs en Chalfie el que va fer va ser enganxar la seqüència del gen de la GFP just al costat del promotor de la proteïna que volia estudiar. Quan la proteïna es començava a fabricar, també es fabricava GFP. I si posava la cèl·lula sota la llum UV, aquelles cèl·lules brillaven amb un color verd fluorescent.

D’aquesta manera podia canviar les condicions i sabria si la seva proteïna es fabricava o no simplement mirant si la cèl·lula començava a brillar. Fàcil, elegant i eficient!

Bé, això de fàcil ho diem ara. Primer van haver d'identificar el gen de la GFP, van haver de manipular-lo, unir-lo a promotors i després de força temps van aconseguir que funcionés primer en bacteris i després en altres cèl·lules.

I finalment, el tercer premiat amb el Nobel, en Roger Tsien va reblar el clau. Va començar a modificar la molècula de GFP per tal d’aconseguir que emetés llum en diferents longituds d’ona. Per això ara disposem de molècules que emeten llum de colors i tonalitats diferents. De manera que podem marcar no una sinó unes quantes molècules simultàniament dins les cèl·lules.

Això ha fet avançar l’estudi del metabolisme d’una manera increïble i ha permès obtenir unes imatges del funcionament cel·lular d’una bellesa incontestable.