• Con técnicas de electroquímica, Bernardo Frontana Uribe, del Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable, formado por la UNAM y la UAEM, reduce de dos meses a una semana ese proceso
• Al convertirlas, se puede analizar su estructura y composición, lo que ayuda al diseño de nuevos fármacos, dijo

Esenciales para el funcionamiento de los seres vivos, las proteínas son “máquinas bioquímicas” de múltiples y precisas funciones, muchas de ellas aún desconocidas.

Para conocer la estructura de estas macromoléculas, los científicos recurren a la cristalización, un método que las convierte en un sólido cristalino en el que pueden analizar las complejas cadenas de aminoácidos que las conforman, muchas asociadas a los mecanismos proteicos de acción.

Una manera de generar cristales es dejar la proteína en reposo en condiciones controladas durante dos o tres meses y después de ese periodo comienza a cristalizarse; entonces los especialistas hacen la determinación química.

En su laboratorio del Centro Conjunto de Investigación en Química Sustentable (CCIQS), formado por la UNAM y la Universidad Autónoma del Estado de México (UAEM), Bernardo Frontana Uribe, del Instituto de Química de esta casa de estudios, emplea un método de electroquímica para acelerar el proceso de cristalización de las proteínas.

“En los procesos electroquímicos tomamos en cuenta que las proteínas son macromoléculas cargadas y favorecemos su transporte dentro de una pequeña celda electroquímica. Con la carga que tiene la proteína y en presencia de un campo eléctrico se favorece el crecimiento de esas moléculas. Así aceleramos el crecimiento de proteínas de una manera muy importante y sin perder la resolución o calidad del cristal”, explicó Frontana Uribe.

Inician con la purificación de la proteína, y continúan con la cristalización en una solución acuosa, que implica una purificación adicional entre las moléculas.

“Aplicamos una pequeña diferencia de potencial, del orden de miliamperes, y con esta pequeña corriente que se genera, podemos favorecer el movimiento de las proteínas dentro de un campo eléctrico. Es una cristalización en solución, muy controlada”.

El tiempo del proceso depende de la proteína. “Tenemos casos donde sin corriente eléctrica, tarda de 20 a 30 días, y con corriente eléctrica, en una semana tenemos cristales muy bonitos”, señaló el investigador, quien trabaja en la sede del CCIQS en Toluca- Atlacomulco, para continuar esta línea de investigación.

“Tenemos otro caso de una proteína que tarda unos dos meses en cristalizarse sin presencia de campo eléctrico, y con éste, ocho días. La electroquímica acelera mucho el proceso y no se pierde la calidad cristalográfica, que nos interesa para determinar su estructura”.

Frontana aseguró que el crecimiento de cristales mediante electroquímica es un área de gran aplicación en medicina, pues la estructura de las proteínas devela muchas de sus funciones básicas.

Diseño de fármacos

Los medicamentos generalmente se desarrollan con base en la estructura de las proteínas.

“Cuando en alguna enfermedad ocurre un problema ocasionado por una proteína, hay que encontrar su sitio activo y diseñar el fármaco adecuado para ella. Por eso es que conociendo la estructura de esas moléculas se pueden diseñar fármacos muy precisos”, resumió el químico.

Mientras Frontana avanza en la electroquímica para acelerar la producción de cristales, Abel Moreno Cárcamo, estudia las funciones biológicas de las proteínas.

“Esta es una investigación conjunta con Abel Moreno, con quien he trabajado durante tres años gracias al financiamiento de un Proyecto PAPIIT”, destacó.

Hasta ahora, los investigadores Frontana y Moreno han trabajado con proteínas óxido-reductasas, como citocromo c y catalasa.

“Los estudios previos de afinamiento del método de electroquímica los realizamos con lisozima, la proteína básica más sencilla de cristalizar”, comentó.

Posteriormente, aplicó su modelo a las proteínas óxido-reductasas. “Nos interesan porque nos permiten llevar a cabo intercambio de electrones, o sea, entramos a un área de la biocatálisis, que podría ser una aplicación de este tipo de cristales de proteína”, refirió.

Actualmente, a Bernardo Frontana le atrae la idea de mejorar los procesos de electroquímica, pues son una ventana para adentrarse en este universo.

“Estamos interesados en mejorar nuestros sistemas de cristalización electroquímica y las celdas disminuyendo el volumen y cantidad de proteína que se utiliza, así como los costos de operación del proceso”, finalizó.

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