Premio Nobel de Química por dominar las estructuras de las proteínas

El Premio Nobel de Química 2024 ha sido otorgado a David Baker, Demis Hassabis y John Jumper por su trabajo en la comprensión de la estructura de las proteínas, que desempeñan funciones vitales en todos los organismos vivos. Hassabis y Jumper, de Google DeepMind, desarrollaron una inteligencia artificial que predice la estructura de las proteínas. Baker, de la Universidad de Washington en Seattle, ha sido reconocido por su trabajo en el diseño de nuevas proteínas.

Las proteínas son las moléculas que hacen posible la vida. Toda la maquinaria clave de la vida está hecha de proteínas, desde los músculos que nos dan energía y las moléculas que leen y copian el ADN hasta los anticuerpos que nos protegen de las infecciones.

“Para comprender la vida, primero es necesario comprender la forma de las proteínas”, dijo en una conferencia de prensa Heiner Linke, presidente del Comité del Nobel de Química.

Todas las proteínas están formadas por cadenas de aminoácidos y existen alrededor de 20 tipos diferentes de estos compuestos. La forma de las proteínas está determinada por la secuencia de aminoácidos, pero la forma en que se pliegan las cadenas es tan compleja que predecir la estructura de una proteína a partir de su secuencia es un gran desafío.

“Durante varias décadas esto se consideró imposible”, afirma Linke.

Varios equipos han desarrollado diversos métodos computacionales para predecir estructuras de proteínas, pero su precisión era baja. Luego, Hassabis y Jumper desarrollaron una IA llamada AlphaFold.

La primera versión de AlphaFold, presentada en 2018, supuso una mejora con respecto a otros métodos. El segundo, publicado en 2020, supuso un gran salto adelante, prediciendo dos tercios de las estructuras de las proteínas con más del 90 por ciento de precisión.

En 2022, AlphaFold se había utilizado para predecir la estructura de casi todas las proteínas conocidas y los resultados estaban disponibles gratuitamente.

“Fue un avance enorme”, afirmó Johan Åqvist, miembro del comité del Nobel de Química. “Este es un recurso fantástico para la investigación química y biológica”.

Baker lleva mucho tiempo trabajando en el problema opuesto, el de diseñar una proteína con la estructura deseada. Las posibilidades aquí son infinitas: las nuevas proteínas podrían usarse para hacer prácticamente cualquier cosa, desde tratar enfermedades hasta crear nanomáquinas complejas.

“David Baker abrió un mundo de proteínas completamente nuevo que nunca habíamos visto antes”, dijo Åqvist. “Es un desarrollo alucinante”.

Baker ha creado un software llamado Rosetta para hacer esto, que también está disponible gratuitamente. Él y su equipo demostraron por primera vez que Rosetta funcionaba en 2003, cuando diseñaron una proteína, la fabricaron y luego utilizaron una técnica llamada cristalografía de rayos X para demostrar que tenía la estructura diseñada.

Si bien Åqvist describió este trabajo de 2003 como “el gran avance”, la proteína creada era pequeña, simple y no hacía nada.

El propio Baker describió el proceso como más gradual. “Realmente sucedió durante muchos años”, dijo. “Durante los últimos 20 años, hemos podido diseñar proteínas con funciones cada vez más complejas y poderosas”.

“A medida que mejorábamos en eso, el alcance de las aplicaciones se volvió cada vez más interesante”, dijo Baker. “Ha habido una enorme apertura de posibilidades, porque las proteínas en la naturaleza hacen muchas cosas diferentes. Median todos los procesos en nuestros cuerpos y en todos los seres vivos”.

Baker también dio crédito a sus colegas: “Me subí a hombros de gigantes. A lo largo de mi carrera he tenido colegas absolutamente maravillosos con quienes trabajar”.

El premio fue una sorpresa, a pesar de las especulaciones de que podría conseguirlo, afirmó. “Está resultando ser un día único y especial”.

El premio de química es el tercer Nobel concedido en lo que va de año. El 8 de octubre se concedió el Premio Nobel de Física 2024 a John Hopfield y Geoffrey Hinton por su trabajo sobre redes neuronales artificiales. El 7 de octubre, el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2024 fue para Victor Ambros y Gary Ruvkun por su descubrimiento de que pequeños trozos de ARN llamados microARN desempeñan un papel clave en el control de los genes.

El Premio Nobel de Química del año pasado fue para tres de los creadores de los puntos cuánticos: partículas tan pequeñas que sus propiedades eléctricas y ópticas están influenciadas por la física cuántica.