Viaje al centro de la célula

Una vez oí decir al filólogo y premio Príncipe de Asturias George Steiner que en el siglo XXI las metáforas más maravillosas no se encuentran tanto en los libros como en los laboratorios científicos: enanas de color marrón que iluminan nuestras noches, átomos sostenidos por cuerdas invisibles, proteínas que caminan con elegancia sobre tubos infinitos... La complejidad y la extrañeza del universo nos obligan a comparar lo observado con imágenes cercanas que nos ayudan a comprenderlo.

Esta semana la revista Nature publica un trabajo sobre la ARN polimerasa I (simplificando, Pol I), una enzima de 14 proteínas que está en el corazón de la vida. Por un lado, porque realiza una de las funciones más importantes de la célula: producir ribosomas. Por otro, porque está en el centro, mejor dicho, en el centro del centro de la célula, hasta donde viajaremos como personajes de un libro de Julio Verne.

Empecemos por imaginar la célula como una enorme fábrica. Al atravesar en nuestro viaje los muros que la rodean nos sorprende el dinamismo del interior, plagado de extrañas máquinas dedicadas a infinitas labores: metabolizar los alimentos, almacenar reservas en los temidos michelines, producir el movimiento de los espermatozoides para alcanzar el óvulo, generar las sustancias químicas que nos permiten sentir...

Casi todas estas máquinas están hechas de proteínas pero hay algunas, las más antiguas, que están compuestas de ARN. Los ARN son moléculas menos versátiles que las proteínas pero en ellas reside el origen de la vida, pues se cree que los primeros seres vivos eran virus de ARN.

De entre todas las máquinas de la célula hay una que destaca por su tamaño y abundancia: el ribosoma, que se compone principalmente de ARN. Y es tan abundante porque se dedica una labor esencial: producir proteínas, es decir, las demás máquinas. Podríamos decir que es como la abeja reina en una colmena.

Pero, como habrán imaginado, los ribosomas también hay que construirlos y de esto se encarga la compleja enzima que hemos llamado Pol I. Para encontrarla, debemos proseguir nuestro viaje hasta la habitación más secreta de la fábrica, el núcleo celular.

Entre casi impenetrables paredes, la célula guarda su tesoro más preciado: el ADN, una retahíla de instrucciones para construir máquinas. La Pol I lee las regiones del ADN (genes) donde se explica cómo sintetizar el ARN del ribosoma y lleva a cabo dicha síntesis. Y lo hace en un pequeño lugar del núcleo celular que llamamos nucléolo y que podemos considerar el corazón de la célula, allí donde termina nuestro viaje.

En el nucléolo se concentra una intensa actividad, pues la célula necesita ingentes cantidades de ribosomas para fabricar las proteínas. Sin embargo, para que todo se desarrolle con normalidad en nuestro interior, es esencial controlar la producción de ribosomas y en esto juega un papel crucial la Pol I. Si el equilibrio se rompe, se pueden dar situaciones indeseables que lleven la célula a la muerte o a dividirse sin mesura convirtiéndose en cancerígena. Por tanto, conocer cómo funciona la Pol I es abrir una ventana al diseño racional de fármacos antitumorales.

El trabajo que publicamos en Nature describe la estructura tridimensional de la Pol I. Por primera vez hemos podido fotografiar esta increíble máquina molecular a la máxima resolución posible, lo que nos ha permitido observar cómo se ordenan los más de 80.000 átomos que la forman. Por fin empezamos a comprender cómo las 14 proteínas en que se reparten esos átomos se coordinan entre sí para producir el ARN del ribosoma. Pero esta estructura atómica es, además, un fantástico punto de partida para diseñar compuestos químicos capaces de potenciar o frenar la acción de la Pol I, y así mantener el necesario equilibrio celular.

Podría decirse que, al haber fotografiado la enzima que se encuentra en el centro mismo de la célula, hemos desvelado uno de sus secretos mejor guardados, uno de nuestros misterios más íntimos.