miércoles, 25 de abril de 2012

Sobre el orden interno de las células

 DIALOGO CON VALERIA LEVI, DOCTORA EN QUIMICA, INVESTIGADORA INDEPENDIENTE DEL CONICET


Las células son increíbles mecanismos, donde se cruzan señales y acciones, donde hay moléculas que caminan –sí, caminan–, donde pasan muchas cosas que todavía no comprendemos del todo.

–Cuénteme qué se hace en este laboratorio de dinámica intracelular de la Facultad de Ciencias Exactas de la UBA.
–El trabajo de nuestro laboratorio apunta a entender determinados procesos biológicos, desde un enfoque novedoso si se lo compara con la forma tradicional en que se hace biología o química relacionada con biología.
–¿Qué es lo que quieren saber? –Bueno, tengo que hacer un poco de historia para eso. Yo soy química y hasta la mitad de mi doctorado yo tenía la imagen de la célula que tiene cualquier chico que sale del secundario: no hay mucho orden, pero de alguna forma, la célula hace lo que tiene que hacer. Lo que fui aprendiendo con el tiempo es que eso no es así, que está todo muy ordenado y que ese orden es fundamental para la función biológica de cada una de las células. Cuando se estudia más, se ve que las células se parecen más, en sus propiedades, a una gelatina que a una sopa. Cómo las cosas se mueven dentro de esa gelatina es en lo que trabajamos en nuestro laboratorio. En la célula hay mecanismos que permiten que las cosas se muevan en determinada forma. Eso permite que haya distintas concentraciones de distintas cosas en distintas partes de la célula que están relacionadas con la función biológica.
–¿Está hablando de un orden centralizado? –No es un orden centralizado. Hay ciertas señales que tienen un orden muy estructurado localmente que a la vez se traslada a grandes distancias...
–A ver, déme un ejemplo. –Le cuento primero globalmente en qué trabajamos. En esta gelatina hay cosas que son muy grandes, las organelas (como las mitocondrias). Son distintos reservorios, muy grandes, donde se cumplen funciones específicas. Por ejemplo, en las neuronas hay vesículas que cargan a los neurotransmisores, que tienen que ser trasladadas largas distancias muy rápidamente. Esas cosas, por difusión, tardarían siglos. Lo que las células tienen, entonces, son unas proteínas que se llaman “motores moleculares”. En eso trabajamos.
–¿Qué son esos motores? –Son macromoléculas. Son conjuntitos pequeñitos de moléculas, que miden un millonésimo de milímetro. Aparte de todo esto, en las células hay un esqueleto, que se llama citoesqueleto celular, y que es como nuestro esqueleto.
–¿Qué es el citoesqueleto? –Son polímeros, filamentitos hechos por muchas copias de una determinada proteína, que se organizan de una cierta manera en la célula. Un ejemplo son los microtúbulos. Pero es un esqueleto que no es rígido.
–¿Y cumple una función de sostén? –Sí, entre otras. Como no es rígido, también ayuda a la célula cuando se tiene que mover, la adapta a distintos entornos... Y también es útil para las cuestiones de transporte que trabajamos nosotros.
–Volvemos a los motores moleculares... –Los motores son macromoléculas, le decía. Son proteínas que, si uno las ve, funcionan como nuestras piernas. Lo que hacen los motores es caminar por el citoesqueleto llevando y trayendo cosas, dando pasos de millonésimos de milímetro, con energía que les da la célula a través del ATP.
–¿Y cómo saben lo que tienen que llevar y lo que tienen que traer? –Esa es una de las preguntas que todavía no están contestadas. Algunas cosas sí se saben. Por ejemplo, hay determinadas proteínas en la membrana de las cosas que tienen que llevar que se unen directamente como si fueran Legos al motor, de modo que no tiene posibilidad de elección.
–En este caso, el motor se une a lo que se tiene que unir. Pero después lo tiene que llevar a algún lado. ¿Va a un lugar específico o deambula hasta que se engancha a algo? –Bueno, ésa es la segunda parte de nuestro trabajo. Son preguntas muy específicas que, con los métodos tradicionales de la biología y de la química, no se podían resolver. ¿Por qué? Porque hasta hará unos diez años, tradicionalmente lo que se hacía era mirar en conjunto muchísimas moléculas al mismo tiempo. Eso es muy bueno, porque al haber mucha información se puede hacer buena estadística, pero al mismo tiempo no es tan bueno, porque la información que se obtiene es una información promedio. La analogía que se podría poner es ésta: imaginemos que nosotros quisiéramos entender cómo funciona una ciudad. El problema es que en la ciudad hay tipos en el colectivo, tipos durmiendo, tipos en el colegio, tipos jugando. Si quiero entender cómo funciona la ciudad y meto la información de cada una de las personas y la promedio, no obtengo una información real.
–Pero en una ciudad no está todo organizado por un gobierno. Hay muchas cosas que se escapan de las manos del control gubernamental, muchos circuitos autónomos. Entonces no estaría funcionando como la célula... –Bueno, eso es lo que queremos entender. Pero estamos en un paso previo. Recién estamos empezando a salir de esta manera convencional de estudiar temas en química y biología, que es acumular datos y promediar. Eso no nos sirve. Nuestra forma de hacer experimentos es nueva: son los experimentos de molécula y de partícula únicas, donde uno estudia uno a uno qué es lo que les pasa a las distintas personas que caminan por la ciudad.
–¿Y eso cómo se hace? –Con técnicas de microscopía muy avanzada. Lo que fue muy importante para nosotros fue empezar a interactuar con el campo de la física. Todo eso empezó a hacer que la información que obtenemos de moléculas únicas o de partículas únicas se pueda empezar a organizar.
–¿Microscopios electrónicos? –No, ópticos. En nuestro caso, investigamos el movimiento de cada una de las organelas y a partir de sus trayectorias estudiamos las reglas de convivencia que existen en la célula.
–Volvamos al ejemplo de la ciudad. El motor molecular, ¿qué hace? ¿Se pega algo a lo que se encontró o busca algo específico? –Se sabe poco de eso. Hay varios ejemplos en neuronas, pero nosotros queremos ver el transporte en células más estándar. Respecto de su pregunta, puedo decirle que hay ciertas señales que activan a los motores y les hacen unirse a las cargas específicas.
–¿Y las señales quién las manda? –Depende del proceso. Muchas veces vienen de afuera de las células: por ejemplo, puede venir de afuera una señal que diga “Necesito que mandes tal organela a tal zona”, y eso hace que se active en la célula una cascada de respuestas que reorganiza la célula. Le doy un ejemplo claro. Uno de los modelos que más usamos son células que provienen de la piel de una rana, que tiene la capacidad de cambiar de color. Se pone o más negrita o más gris. Ciertos estímulos, como la luz, inician la cascada de eventos que hace que la rana pase del negro al gris. Las ranas son negras porque dentro de la célula hay unas organelas que son negras; cuando todas están homogéneamente distribuidas, se ven negras. Con la luz, se activan ciertos motores que llevan a todas las organelas cerca del núcleo. La célula, entonces, queda gris. La luz, entonces, activa el funcionamiento de determinado motor.
–Diseccionemos un poquito. Llega un fotón... –Usted quiere saber cómo es la cascada de eventos. Y eso no se sabe bien. Se saben ciertas cosas, pero no todo.
–Lo que es interesante, más allá del detalle, es la sensación que da. Cuando uno describe el proceso de duplicación del ADN, por ejemplo, da una sensación de algo totalmente organizado. Y con lo que usted me cuenta, también. Lo cual tiene que ser falso... –¿Por qué? Es una autoorganización. No es un sistema que está en equilibrio termodinámico. Ciertos procesos regulan a otros procesos, y eso tiene un feedback constante con lo que pasa afuera de la célula. Estos movimientos, a diferencia de la difusión, tienen una dirección determinada por las señales.
–Cuando habla de que “caminan”, ¿a qué se refiere? –Lo más parecido a caminar que se le ocurra. Le diría que ni siquiera es una metáfora. Lo que se vio a través de técnicas de microscopía avanzada es que las dos “patitas” del motor se mueven como si estuviera caminando. Así se puede ver que los pasos son del orden de entre 8 y 30 nanómetros.
–Ante estas cosas es inevitable sentirse asombrado. ¿Esto pasa en todas las células? –Sí, en todas.
–¿No estamos viendo de un orden que no podemos ver? –Por ahora no lo podemos describir. Aunque creo que gracias a la renovación de la forma en que se estudian los procesos de diez años a esta parte, estamos empezando a avanzar. Si yo promedio a un hombre que trabaja con uno que está durmiendo, puedo llegar a la ridícula conclusión de que los hombres trabajan el 40 por ciento del tiempo y duermen el 60, o cosas por el estilo. En cambio si observo de manera individual, me puedo dar cuenta de que la misma persona trabaja y duerme. Podemos aprender, así, que todos duermen y trabajan (lo cual, con los otros métodos, era imposible).