La importancia de las proteínas no se circunscribe ya sólo a la nutrición, sino que éstas y su caracterización genética inauguran en este inicio de siglo un nuevo campo de la ciencia bautizado como biología sistémica (systems biology). Peer Bork lidera investigaciones en este campo en el Centro de Medicina Molecular Max Delbrueck de Berlín (Alemania); es autor de más de 350 artículos científicos publicados en las revistas como “Nature”, “Science” o “Cell”, y su particular revolución es la de interpretar las enfermedades al revés: no partiendo de los síntomas y de lo que funciona mal en el cuerpo, sino de lo que debería haber ocurrido en función de la programación y el diseño de nuestros aparatos, órganos y sistemas.
Nuestro grupo ha elaborado un modelo muy simple que ayuda a interpretar el organismo como un conjunto de sistemas diseñados genéticamente para cubrir una función; lo llamamos SMART (simple modular architecture research tool), y permite a investigadores de campos muy diversos reconocer partes del cuerpo humano, a modo de piezas funcionales relacionadas con un determinado gen. Desde 1998 venimos trabajando en este proyecto, a la luz de los avances en el genoma humano, y hemos identificado un total de 350.000 proteínas, cada una de ellas con una función por cumplir… Es lo que hay, es lo que somos.
Pueden, en parte; aunque no del todo. Las enfermedades se deben no tanto a fallos específicos sino a respuestas sistémicas, cambios en los que se ven implicados múltiples órganos o tipos de células. En el caso de las enfermedades hereditarias hay una relación causa-efecto muy clara, pero en las demás enfermedades la causalidad es más compleja y la biología sistémica intenta desentrañar qué moléculas se ven implicadas en los procesos. Sabemos de determinadas proteínas directamente implicadas en la sobreexcitación causante de los espasmos intestinales o las migrañas.
Trastornos como la insuficiencia cardiaca dependen de proyectos que arrancan de la simple configuración espacial de una proteína
La secuenciación del genoma es una herramienta importante, pero no todo cuanto ocurre está previamente programado. Sabemos, por ejemplo, que el envejecimiento no es un fenómeno atribuible sólo al paso del tiempo, sino a modificaciones de nuestra arquitectura proteica gobernadas por ADN. De hecho, la vida y la muerte celular dependen mucho más de una programación genética que de un contexto meramente temporal o especial.
Cuanto más exploramos los sistemas moleculares del cuerpo humano, más complejidad añadimos al discurso sobre quiénes somos. ¿A partir de cuándo y hasta dónde merecemos ser considerados seres humanos? A mi modo de ver, el debate no es tan filosófico como organizativo. ¿Estamos decididos a investigar nuestra naturaleza física hasta las últimas consecuencias? Debiéramos empezar entonces por garantizar que tales investigaciones se financien con fondos públicos y, por desgracia, por increíble que parezca, la ciencia sigue destinando más recursos a la investigación militar, nuclear o astrofísica que a la biología molecular.
Lo más urgente es desarrollar ideas ya apuntadas en el terreno tecnológico. La robótica y la bioingeniería van a ser los principales pilares sobre los que la biosistemática evolucionará a partir de donde nos encontramos. El problema no está tanto en la identificación de conocimientos (genes, expresión genética, interacciones binarias, funcionalidad molecular), como en su explotación, barajando bien las posibilidades y sus consecuencias en un tiempo y un espacio sostenibles. No paramos de poner a prueba las facilidades que la informática pone a nuestro alcance.
Antes creíamos que una proteína era un conjunto de aminoácidos de configuración particular y otorgábamos más importancia a la naturaleza de tales aminoácidos que a su configuración. Hoy sabemos que las modificaciones estructurales de estas moléculas resultan esenciales para definir su función. Dejamos a un lado los polipéptidos (aminoácidos) y prestamos más atención a sus cadenas, a lo que denominamos “modificaciones postranslacionales” (PTM), y a las características de los átomos capaces de alterar las propiedades de la molécula, su función y la germinación de nuevas moléculas.
Nuestro grupo de Berlín está investigando la secuenciación del metagenoma (todos los genes de los microorganismos que alberga el cuerpo humano) relacionada con las vías metabólicas: relacionando genes con proteínas, redes proteicas con el metabolismo celular y la interacción entre distintos fenotipos y las características ambientales. Contra lo que pueda parecer, el grueso de estas investigaciones se lleva a cabo no en un laboratorio, sino frente a la pantalla de un potente ordenador.
La biología nunca se ha encontrado tan cerca de las matemáticas como en esta disciplina que domina el profesor Peer Bork: la biología sistémica. A partir del diseño de modelos cuantitativos para explicar la cinética enzimática, la imaginería computadorizada con que las neurociencias han avanzado en las últimas décadas y el desarrollo de la cibernética, explicar el cuerpo humano no requiere ya la disección de cadáveres sino el afinamiento de software muy preciso. Los primeros institutos de biología sistémica nacieron con el arranque de este siglo en Tokio (Japón) y Seattle (Washington, EE.UU.) y se consagraron al estudio del genoma humano, la proteómica y la bioinformática.
Con ayuda de la espectrografía de masas, los investigadores vinculan series de ADN a determinadas configuraciones moleculares proteicas en tres dimensiones, a una función metabólica celular concreta o a las mutaciones mediadas por ARN. Se trata de un saber muy cotizado (en España, las universidades piden las mejores notas de selectividad para ingresar en carreras de disciplinas biosistémicas) y a la vez traslacional; enfermedades inmunes, infecciosas o metabólicas, incluso trastornos de gran impacto sociosanitario como la insuficiencia cardiaca, dependen por entero de proyectos que arrancan de la simple configuración espacial de una proteína.
