En la primera parte de la serie de posts dedicados a la “Bioquímica y Escultura” les presenté varias obras del escultor/científico Julian Voss-Andreae, un artista que me tiene fascinado porque no solo usa la ciencia para esculpir sus obras sino que usa las esculturas para divulgar la ciencia. En dicha entrada les mostré diferentes esculturas de este artista alemán basadas en la estructura de famosas moléculas de naturaleza proteica. Pero a pesar del impacto que me produjo conocer la existencia todas estas esculturas y la historia que rodea a cada una de ellas, no les enseñé la obra que más me gusta de las piezas de Julian Voss-Andreae.

Steel Jellyfish (Medusa de acero)

Se trata de la  Medusa de acero (Steel Jellyfish), una escultura que no es tan conocida como “Collagen unravelling”, “Heart of Steel”, “Alpha Helix for Linus Pauling” o “Angel of the West”, obras de las que les hablé en el anterior post. Tampoco tiene la majestuosidad de las anteriores ni es muy grande en comparación con ellas (1.20 x 0.90 x 0.90 m). Sin embargo, me flipa por la historia que esconde detrás y por el lugar donde se encuentra: los jardines de los Laboratorios de Friday Harbor, la sección de biología marina de gran prestigio mundial que pertenece a la Universidad de Washington.

¿Y por qué esta medusa de acero es mi preferida? Como saben los viejos seguidores de este blog cursé la carrera de Ciencias Químicas, me especialicé en Bioquímica, investigo en Biotecnología y uso la fluorescencia como uno de mis técnicas analíticas favoritas. Pues bien, tras la Medusa de Acero se esconden todas estas actividades. Conozcamos su historia.

Aequorea victoria

Durante cientos de años infinidad de personas han observado como en las costas occidentales de Norteamérica se puede contemplar una medusa (Aequorea victoria) que emite una luz de color verde. Sin embargo, no fue hasta los inicios de los años 60 cuando el científico japonés Osamu Shimomura se empeñó en aislar cual era la molécula responsable de ese fenómeno.

Tras muchos esfuerzos y más de 10.000 medusas analizadas Shimomura aisló una proteína fluorescente dependiente del calcio, a la que llamó aequorina (nombre derivado de la medusa con la que trabajaba). Sin embargo, esta proteína emitía luz de color azul por lo que no podía ser responsable del color verde que producía la medusa Aequorea victoria. Había que seguir investigando.

Aequorina

Tras nuevos análisis Shimomura se dio cuenta que en la medusa Aequorea victoria existía otra proteína que emitía fluorescencia verdosa al ser iluminada por luz azul. A esta nueva proteína la llamó «Proteína verde fluorescente» (GFP). Lo curioso es que las dos proteínas están totalmente conectadas. Para emitir fluorescencia verde, la medusa libera iones de calcio que activan la emisión de luz azul por parte de la aequorina. La GFP, por su parte, absorbe la luz liberada por la primera y produce su característica luz verde.

Perfecto, pero…¿para qué puede servir a la humanidad esa GFP aislada de Aequorea victoria? Para infinidad de cosas. Shimomura demostró que, a diferencia de otras proteínas que emiten luz, la GFP no requiere ningún aditivo para fluorecer. Esta singular propiedad es uno de los factores que ha hecho que la GFP pasara de ser una curiosidad científica a convertirse en una poderosa herramienta extensamente utilizada en Biología celular… y es aquí donde aparece en escena el investigador americano Martin Chalfie.

«Proteína verde fluorescente

Chalfie demostró que el gen que codifica la GFP puede sen extraído de la medusa Aequorea victoria e introducido en otros organismos vivos, unicelulares como la bacteria intestinal Escherichia coli o multicelulares como el gusano Caenorhabditis elegans. Este descubrimiento abrió las puertas a la utilización de la GFP como marcador tanto de células individuales como de organismos enteros. Al introducir una molécula luminiscente en otros seres vivos se permite seguir mediante técnicas ópticas distintos procesos que se producen en su organismo y que de otra forma serían difíciles de seguir.

Pero aun faltaba por aparecer el tercer mosquetero de esta investigación. Tras la importancia de Shimomura en el descubrimiento de la GFP en la medusa Aequorea victoria y el papel de Chalfie en su introducción en otros organismos, llegó la contribución del científico estadounidense Roger Y. Tsien. Este norteamericano describió cómo se forma espontáneamente el fluoróforo de la GFP, contribuyó a la determinación de su estructura tridimensional y diseñó gracias a la biotecnología variantes de la GFP y de otras proteínas fluorescentes, también aisladas de organismos marinos. Estas variantes brillan incluso con mayor intensidad que la GFP y cubren una extensa gama de colores.

Neuronas, C. elegans y ratones transgénicos marcados con la GFP. Otras proteínas fluorescentes.

¿Y la acción conjunta de estos tres investigadores ha servido para algo? Ni se lo imaginan. Actualmente gracias a estos tres hombres existen a disposición de investigadores de muchas áreas un gran número de proteínas fluorescentes (no solo la GFP) que emiten luz en prácticamente todos los colores del arco iris. Estas proteínas se introducen en cualquier organismo y mediante la simple iluminación con la luz adecuada se puede observar en el microscopio su localización o tráfico intracelular. Además, y a diferencia de otros métodos que deben emplear células muertas, el marcaje con proteínas fluorescentes permite realizar análisis a tiempo real y en células vivas. No se pierdan este video.

Estimados lectores, estamos ante de una de las grandes investigaciones científicas de la historia… y no solo lo digo yo sino que la Real Academia de las Ciencias de Suecia premió a Shimomura, Chalfie y Tsien con el Premio Nobel de Química de 2008 por esta gran historia que ha supuesto un vuelco no solo en la biología celular sino en muchas otras disciplinas científicas como la neurociencia, el cáncer, el envejecimiento, etc.

Sí, lo sé, en estos momentos ustedes se están preguntado que tienen que ver las medusas, la GFP, la fluorescencia o los marcadores celulares con el escultor/científico Julian Voss-Andreae. Sé que ustedes son inteligentes y ya se lo han imaginado. La Medusa de Acero, mi escultura preferida de este gran artista, no es ni más ni menos que la representación de la Proteína Verde Fluorescente merecedora de un Premio Nobel de Química.

¿Y saben ustedes donde colocó Julian Voss-Andreae esta fantástica pieza? Precisamente en los jardines de los laboratorios de Friday Harbor situados en las Islas San Juan, el lugar donde mejor se avistan las orcas en EEUU y donde el científico japonés Osamu Shimomura se dedicó a exprimir más de 10.000 ejemplares de Aequorea victoria para aislar la sustancia responsable de la fluorescencia de esta medusa, la Proteína Verde Fluorescente.

De esta forma los jóvenes científicos que desarrollan sus investigaciones en estos laboratorios pertenecientes a la Universidad de Washington, y que a veces se preguntan si su trabajo servirá algún día para algo, recuerdan todos los días gracias a la Medusa de acero y a Julian Voss-Andreae que precisamente allí un chaval empezó una carrera que le llevó a conseguir el más preciado galardón que un científico puede alcanzar. Fascinante.

La medusa de acero (izq.) y la GFP (der.)

Jose