Y el brillo de una medusa... Inés Arana Bachelis

                                                                                                                                            Recientemente (2008), un premio nobel de química fue destinado al científico japonés Osamu Shimomura, descubridor de la particularidad de esta, nuestra medusa  Aequorea victoria:

"Green fluorescence protein"

Medusa "Aequorea victoria"

El mecanismo que utiliza nuestra medusa se basa en la fluorescencia, una propiedad de las sustancias para emitir energía en forma de luz cuando son expuestas a la luz o a radiaciones electromagnéticas. La radiaciones absorbidas son transformadas en luz de una longitud de onda mayor a la percibida.

¿Cómo relacionamos este proceso con nuestra medusa?

Imaginemos que la figura redonda es nuestra medusa:

La medusa Aequorea victoria es un organismo bioluminiscente, es decir, es capaz de emitir luz mediante la transformación de energía química procedente de la interacción del ión positivo calcio (Ca+2)  con la fotoproteína aecuorina. Esa fluorescencia que emite la medusa torna a color verde (descubriéndose así la proteína GFP, “green fluorescence protein” o proteína fluoróforo) cuando es alcanzada por una luz azul.

Antes de comenzar con la múltiples aplicaciones de esta gen revolucionario , hagamos una pequeña reseña a su descubrimiento:

• Osamu Shimomura: como hemos dicho antes, este científico ganador del premio nobel de química, descubrió la fluorescencia de esta medusa al ser iluminada con  luz azul, y dicha proteína “fluoróforo” es la responsable de la capacidad de la medusa de absorber y emitir luz.

"Macacos modificados para expresar GFP junto al gen que produce
la enfermedad de Hungtinton". Se observa claramente como emiten
energía de fluorescencia.

• Martin Chalfie (EEUU): demostró que la proteína del GFP puede ser introducida en otros organismos sin perder la luminiscencia, siendo de gran utilidad utilizar esta proteína como marcador tanto de células individuales como de organismos enteros. La proteína podría introducirse en un organismo junto a un gen extraño, cuando el embrión fuese adulto este gen emitiría energía de fluorescencia permitiendo ver por dónde se ha extendido dicho gen  (para ello es necesario iluminar el organismo con una luz ultravioleta).

Derivados de colores de la GFP.

• Roger Y. Tsien (EEUU): con sus estudios, describió como se forma la proteína fluorofóro y contribuyó a la determinación de su estructura tridimensional, con ello consiguió diseñar variantes de la GFP que cubren una gran gama de colores, junto a eso  podría haber una gran variedad de marcadores, que se han utilizado, por ejemplo, en el estudio del cerebro.

"Brainbow": parte del cerebro de un ratón.
Gracias a la proteína GFP podemos diferenciar
las neuronas y los axones que las componen.
Sirve para el estudio de la sinapsis .

Cortex cerebral de un ratón. "Es difícil
de creer pero en los cerebros esta parte suele
ser de color gris, dando nombre a la "grey matter"
o materia gris".

Larvas de Drosophila melanogaster.
Expresan la GFP.

Después de toda esta pequeña introducción, nos hemos quedado con ganas de saber cuáles son las aplicaciones de la GFP :
 Esta proteína puede servir como biocombustible para aparatos de nanotecnología

El método que se utiliza consiste en licuar esta medusa (aequorea victoria) para obtener así su proteína fluorescente verde (GFP) y crear celdas de biocombustible en miniatura, que generarán pequeñas cantidades de energía.

Riñón humano, expresa el gen.

Estas mini-celdas de biocombustible proporcionan energía suficiente para hacer funcionar  los nano-dispositivos microscópicos que pueden trabajar de forma independiente en el interior del cuerpo humano en misiones como revertir la ceguera o combatir tumores, además debido a la luminiscencia que emite resulta mucho más fácil seguir los nano-dispositivos en su recorrido.

Muy ligado a esta aplicación tenemos el láser biológico, es decir, a partir de células vivas (en el caso de los humanos se utilizaron células procedentes del riñón) a las que se incorpora la proteína verde que emite su energía de fluorescencia. Estos láseres "vivos" se insertarían cerca de, por ejemplo, un tumor , destruyendo las células cancerígenas con un daño mínimo para el resto del cuerpo.

Láser biológico que ilumina una proteína verde. La proteína se haya entre dos nanoespejos que aliniarán  y concentrarán
los fotones emitidos por la "green fluorescence protein".

Esta proteína  ha supuesto un hecho revolucionario en el campo de la medicina y de la genética debido a su energía de fluorescencia, que permite ver procesos que antes eran invisibles, es decir, seguir la expresión de genes dentro de un organismo:

Gato con gen verde (emite energia de fluorescencia)
que desarrolla resistencia contra
el SIDA felino.

• Permite ver el desarrollo de las células nerviosas en el cerebro y observar el proceso de desarrollo de un cáncer su extensión por metástasis.
• Permite distinguir los movimientos, posiciones e interacciones de las proteínas y así revelar problemas de su mal funcionamiento que deriven en enfermedades. Esto ha sido muy útil a la hora de estudiar enfermedades como el Huntington o el mal de Alzheimer.
• La GFP se ha utilizado en muchas aplicaciones médicas como curar la sordera o la primera modificación genética de un primate. (Imagen de los "macacos").



Ratón con cáncer de próstata. La GFP sirve como
marcador biológico.

• Una nueva camada de gatos verdes fluorescentes son los primeros en su tipo para crear gatos resistentes contra el virus del Síndrome de Inmunodeficiencia Felino (FIV) conocido también como SIDA Felino, y que también podría dar nuevas pistas para la lucha contra las infecciones de VIH en la gente.

Otras aplicaciones prácticas del gen que podemos tener en cuenta son, por ejemplo, al añadir esta proteína al agua como marcador encontrar la presencia de arsénico, cloro o incluso cromo, buscar agentes biológicos o tóxicos de un ataque terrorista, o cualquier otra cosa que se nos ocurra.
Aquí os dejo un vídeo que es un resumen de todo lo que hemos visto, como por ejemplo, las aplicaciones de la GFP, por qué es un gen revolucionario en el mundo de la biología... etc. Lo más interesante de este vídeo, es que podemos ver como los científicos extraen dicha proteína de las medusas y como la manipulan. La lástima, como en mi anterior entrada, es que hay que saber inglés.

Para finalizar, cabe decir que el descubrimiento del GFP es todavía muy reciente, por ello, aunque se le ha encontrado muchas aplicaciones útiles es posible encontrar más. ¿Me hechas una mano? 

Bibliografía:

• http://es.wikipedia.org/wiki/Aequorea_victoria
• http://mexico.cnn.com/historias-extraordinarias/2010/10/10/cientificos-plantean-usar-batidos-de-medusas-como-motor-de-nanotecnologia
• http://alt1040.com/2010/10/medusas-flourescentes-como-biocombustible-para-nanotecnologia-medica
• http://gfp.conncoll.edu/GFP-1.htm
• http://es.wikipedia.org/wiki/Fluorescencia
• http://neofronteras.com/?p=1291
• Libro de Física y Química de Bachillerato. Edición Bruño.
• http://francisthemulenews.wordpress.com/2011/06/17/el-primer-laser-vivo-fabricado-con-una-celula-humana/