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6/03/2015

A metaphor is a figure of speech that describes a subject by comparing it to another otherwise unrelated object. In addition to their use as a figure of style in speech and writing, metaphors are very useful to help us understand complex subject matters.

What does a metaphor do? Basically we try to explain something by evoking familiar images of other things; sometimes we even invent these images of simple familiar things, in order to help ourselves grasp some meaning of complex, difficult material we need to deal with. I believe that the meaning of certain diverse, and complex concepts can be grasped only with the help of metaphors. Lee el resto de este artículo »

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Personas plegando proteínas

20/09/2011


Cada proteína tiene su estructura escrita

Las proteínas son elementos fundamentales de los seres vivos. Algunas son máquinas muy sofisticadas que realizan trabajos concretos en la célula y otras actúan como el material de construcción, los “ladrillos”, de las células y otras estructuras de nuestro cuerpo. Pero antes de empezar a funcionar hacen algo todavía más sorprendente.

Cuando una proteína se forma es una cadena compuesta por eslabones de 20 tipos distintos (aminoácidos) y necesitan disponerse en una estructura concreta para funcionar, es decir necesitan plegarse para pasar de una cadena extendida a algo parecido a una bolita. El plegamiento no es nada trivial, hay muchas formas de hacerlo pero solo una conduce a la estructura que permite a la proteína funcionar. El resto de plegamientos posibles son marañas inservibles. Se ha estimado que incluso para una proteína pequeña de unos cien aminoácidos hay tantas estructuras plegadas posibles que si la proteína fuese probando una tras otra, tardaría más que la edad del universo en encontrar la estructura buena; pero en realidad una proteína alcanza su estructura en mucho menos de un segundo. El plegamiento es un proceso dirigido hacia la estructura correcta y sabemos que la información esencial que lo dirige se encuentra en la propia secuencia de la proteína. Los aminoácidos no se combinan al azar para formar cada proteína, sino que cada una de ellas tiene una secuencia particular. Las fuerzas químicas de atracción y repulsión que sufren estas particulares combinaciones de aminoácidos son las que obligan a la proteína extendida a plegarse correctamente.

 Conocer la estructura es la clave para controlar la función

Seguro que alguna vez os habréis preguntado cómo funciona un medicamento, es más o menos fácil de explicar pero cada medicamento funciona de una forma distinta. Tomemos por ejemplo la aspirina. La inflamación la fiebre y el dolor siguen mecanismos similares que se basan en la producción de unas sustancias llamadas prostaglandinas y que llamaré mensajeros del dolor (como hace la Wikipedia). Estos mensajeros se sintetizan en una cadena de montaje en la que trabajan varias máquinas cada una especializada en una etapa del ensamblado; la aspirina se encaja en una de estas máquinas y provoca que se atasque.

Conociendo la estructura de una proteína tenemos las claves para diseñar moléculas que se encajen en ellas y entorpezcan su función, ayudando así a controlar el proceso en el que participa la proteína. Esto es mucho más fácil de decir que de hacer. Se puede conocer la estructura de una proteína usando rayos X, pero la técnica no funciona bien con todas las proteínas. De este modo surge la idea de usar la información que hay en la secuencia de una proteína para deducir su estructura imitando en cierto modo el proceso de plegamiento, sólo hay que conocer todas y cada una de las fuerzas de atracción y repulsión entre los átomos que forman la proteína (unos cuantos miles) para poder reconstruir su estructura. Conociendo esta gran cantidad de datos (bueno, valores aproximados) y las ecuaciones que los relacionan (bueno, también hay que aproximar las ecuaciones) ponemos ordenadores a plegar proteínas con la esperanza de obtener su estructura (bueno, una representación aproximada). Así se construyen modelos de la estructura, que si son los suficientemente exactos sirven para diseñar fármacos.

Los nuevos ordenadores

Hasta ahora se han obtenido buenos modelos de la estructura de muchas proteínas, pero solo podemos usar el principio de que la información que determina la estructura está en la secuencia, para modelar proteínas pequeñas.

Recientemente hemos empezado a usar un nuevo tipo de ordenadores: cerebros humanos. El cerebro es mucho mejor que los ordenadores más potentes en procesamiento visual y en resolver problemas de encaje espacial, de modo que a priori debería ser bueno para plegar proteínas. El problema es que no puedes disponer del cerebro de la gente como en las granjas de personas que aparecían en Matrix, pero a David Baker se le ocurrió una idea para poner los cerebros de miles de personas a trabajar en la resolución de la estructura de proteínas: lo convirtió en un juego y así nació Foldit

En la web puedes ver cómo es Foldit, basta decir aquí que no necesitas ser científico ni saber nada sobre proteínas para poder jugar y tener en cuenta que además de entretenerte con puzzles apasionantes puedes aprender y estás colaborando a resolver uno de los problemas científicos más punteros.

Foldit existe desde hace unos años, pero ahora ha cobrado interés porque las personas (jugadores de Foldit) han resultado ser mejores que otros sistemas computacionales de predicción de estructura. Esto es lo que explican en el primer artículo que enlazo. El segundo es un artículo anterior en el que David Baker y sus colaboradores muestran, con la ayuda de los jugadores de Foldit, que los cerebros se pueden usar como ordenadores para resolver problemas científicos complejos, lo que se llama computación humana.

Después de leer esto imagino que nos veremos online jugando a plegar proteínas.

Khatib, F., DiMaio, F., Cooper, S., Kazmierczyk, M., Gilski, M., et al. (2011). Crystal structure of a monomeric retroviral protease solved by protein folding game players. Nature Structural & Molecular Biology (advance online publication)   doi:10.1038/nsmb.2119

Cooper, S., Khatib, F., Treuille, A., Barbero, J., Lee, J., Beenen, M., Leaver-Fay, A., et al. (2010). Predicting protein structures with a multiplayer online game. Nature, 466(7307), 756–760. doi:10.1038/nature09304

En este vídeo sale mi avatar ;-)  

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