El fascinante desarrollo de la Biología Estructural en la UdeC
Por Dr. Hugo Serrano-Posada*
La Biología Estructural es una disciplina apasionante que nos permite comprender la vida a nivel atómico, desentrañando los secretos de las proteínas y sus innumerables aplicaciones biomédicas y biotecnológicas. En la Universidad de Colima (UdeC), esta área de estudio ha experimentado un emocionante desarrollo a lo largo de 8 años, brindando contribuciones significativas a la comprensión de la vida en su nivel más fundamental.
Para determinar la estructura tridimensional de una proteína, las personas científicas utilizan generalmente una disciplina experimental llamada “Cristalografía de Proteínas”, la cual es una piedra angular dentro de la Biología Estructural. Esto implica ordenar a las proteínas de manera muy precisa como soldados en una formación perfecta y cristalizarlas. Al irradiar estos cristales con rayos X, se crean patrones que revelan la estructura detallada de las proteínas.
El desafío radica generalmente en que los cristales de proteínas se deben llevar a un sincrotrón, el cual es un tipo especial de acelerador de partículas que produce una luz muy brillante y altamente enfocada. En lugares como México, donde no hay un sincrotrón, las y los cristalógrafos viajan frecuentemente a Estados Unidos para llevar a cabo estos estudios.
El viaje de la Biología Estructural en la UdeC comenzó con la visión pionera del Laboratorio de Biología Sintética, Estructural y Molecular (LaBioSEM), quien reconoció la importancia de introducir por primera vez en el año 2015 a la Cristalografía de Proteínas, para desentrañar las funciones biológicas de las proteínas mediante el estudio de su estructura tridimensional. Con una pasión inquebrantable por la investigación, el LaBioSEM se embarcó en la emocionante empresa de explorar el mundo molecular, abriendo nuevas fronteras científicas en la comprensión de la vida misma. En sus primeros pasos, el LaBioSEM se enfrentó a desafíos significativos, desde la adquisición de equipos científicos de vanguardia hasta el establecimiento de colaboraciones nacionales e internacionales.
No obstante, por medio del apoyo financiero obtenido a partir de diferentes proyectos Conahcyt-UdeC, así como de convenios con distintos sincrotrones de Estados Unidos, y acompañados de una fuerte determinación y dedicación, sentaron las bases para el desarrollo de la Biología Estructural en la UdeC.
Uno de los hitos más emocionantes resultó en el descubrimiento de proteínas inéditas con funciones fascinantes, tales como proteínas involucradas en la biosíntesis de compuestos bioactivos (diterpeno y policétido sintasas) para el tratamiento de enfermedades causadas por microorganismos patógenos, así como proteínas hipertermofílicas (cicloglucanotransferasas) que podrían mejorar los procesos industriales de transformación de un sustrato barato como el almidón en productos de alto valor agregado como las ciclodextrinas.
En colaboración con diferentes instituciones nacionales e internacionales, el LaBioSEM combinó a la Cristalografía de Proteínas con bioinformática estructural e inteligencia artificial, para revelar información valiosa sobre la función de proteínas tan dispares, que por un lado combaten infecciones causadas por bacterias multirresistentes (endolisinas) y por otro lado están involucradas en enzimopatías humanas (glucosa-6-fosfato deshidrogenasas); o que incluso son importantes para comprender la biología de patógenos que afectan a la industria camaronera nacional (glutatión S-transferasas) o se utilizan para el desarrollo de antivenenos con capacidad para neutralizar los efectos tóxicos del veneno de escorpiones mexicanos (fragmentos de anticuerpos humanos recombinantes). Estas proteínas, inicialmente en la penumbra, revelaron sus secretos estructurales, brindando una comprensión sin precedentes del papel que juegan en diferentes procesos biológicos.
Estos descubrimientos no solo enriquecieron el acervo científico de la UdeC, con la publicación de 30 artículos científicos internacionales en el área de la Biología Estructural, los cuales además incluyen a las primeras estructuras cristalográficas de proteínas obtenidas en esta casa de estudios y depositadas en el Protein Data Bank, sino que también promovió avances significativos en la comprensión de la vida y sus aplicaciones prácticas.
Asimismo, en este trayecto de 8 años, el equipo de Biología Estructural del LaBioSEM ha desempeñado un papel crucial en la formación de la próxima generación de biólogos estructurales. A través de diferentes programas de posgrado, principalmente de la Maestría en Ingeniería de Procesos y con las oportunidades de investigación, han inspirado y capacitado a jóvenes talentos mexicanos y extranjeros para explorar los misterios de la vida a nivel atómico. Este compromiso con la educación ha sido fundamental para asegurar que el legado de la Biología Estructural en la UdeC perdure y continúe impactando al estado de Colima.
En resumen, la historia de la Biología Estructural en la UdeC es una narrativa de perseverancia, descubrimiento y dedicación a la comprensión de la vida en su nivel más fundamental. A través de la visión y el arduo trabajo de individuos apasionados por la investigación en esta disciplina la cual ha florecido. Con cada estructura tridimensional teórica o experimental de proteínas revelada, la Biología Estructural en la UdeC avanza hacia un futuro donde los secretos de la vida se desvelan, transformando nuestro entendimiento y nuestro Mundo.
*Investigador por México del Conahcyt adscrito a la Universidad de Colima en el LaBioSEM-Laboratorio de Agrobiotecnología.
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