La Química del siglo XX. Las enzimas.

El dominio de la catálisis de los procesos biológicos: las enzimas.

La Química del Siglo XX.

Rolando Delgado Castillo

A lo largo del siglo XX, la química acompañada por otras ciencias, iba desentrañando un viejo sueño del hombre: conocer el programa de la vida (el destino) y aún más, modificarlo.

En las páginas que siguen pasaremos fugaz revista a los principales momentos en el dominio del hombre sobre las enzimas, esas increíbles sustancias que hacen posible, en condiciones suaves y con rapidez, reacciones con una elevada exigencia energética y una muy alta especificidad espacial. Por el camino rozaremos desde el primer acto de la bioquímica hasta la culminación de la primera fase del proyecto del genoma humano

Cuando hacia fines del XIX se comenzaba a estudiar la composición química del material nuclear de las células, otros investigaban la acción de determinados “fermentos” in vitro, fuera de la vida celular. Por entonces no podía avizorarse que el descubrimiento de los ácidos nucleicos y el de las enzimas conducirían casi un siglo más tarde al control de las leyes de la herencia.

Este lapso de tiempo bastó para que los científicos aislaran las sustancias bajo interés, determinaran su estructura, explicaran con su ayuda el rol funcional que cumplían, intentaran con éxito su síntesis, y como culminación de todos estos hechos, lograran el control del complejo mecanismo hereditario al nivel molecular.

En 1897 Eduard Buchner (1860-1917), químico alemán, galardonado con el Premio Nobel de Química de 1907, descubrió que la fermentación de los azúcares no es el resultado de la acción fisiológica producida dentro del organismo de la levadura sino de la acción química de una sustancia segregada por la propia levadura a la cual llamó zimasa. Con el tiempo el término de enzima se generalizó para indicar catalizadores biológicos de reacciones químicas que actúan tanto in vivo como in vitro, notables por su especificidad y las suaves condiciones en que son capaces de promover su efecto catalítico.

Eduard Buchner, a los 24 años inició su carrera de químico en la Universidad de Munich bajo la dirección de Adolf von Baeyer (1835 – 1916). Cinco años más tarde era Asistente del laboratorio de Orgánica de von Baeyer. Gracias a su apoyo financiero pudo abrir Buchner un pequeño laboratorio para investigar sobre la fermentación de los azúcares. Hacia 1893 había descubierto que la fermentación tenía lugar fuera de las células de la levadura, como consecuencia de la acción de determinadas sustancias. No obstante debió esperar tres años para impulsar sus investigaciones pues inicialmente su jefe consideró que sus resultados eran irrelevantes. Hoy la enzimología es una disciplina, mas de 700 enzimas se conocen y muchas encuentran importantes aplicaciones industriales. Buchner murió a los 57 años en su Munich natal víctima de las heridas sufridas en el terreno bélico de la primera guerra mundial [1].

Los trabajos del químico alemán Emil Fischer (1852 – 1919) se consideran el hito inicial de la Bioquímica moderna. En 1872 conoció a Adolf von Baeyer en la Universidad de Estrasburgo bajo cuya influencia decidió dedicar su vida a la Química. Su monumental trabajo sobre la estructura y la síntesis de los azúcares conducido a lo largo de más de diez años, lo llevó a estudiar la fermentación y las enzimas que la causan.

Al poner atención sobre las enzimas, Fischer se dedicó al estudio de las proteínas desde 1899 hasta 1908, descubriendo que estas sustancias estaban constituidas por cadenas de aminoácidos y determinando una estrategia sintética para obtener las cadenas más simples de proteínas llamadas péptidos. El modelo descrito por Fischer para explicar la acción específica de una enzima sobre un sustrato sigue la metáfora de la relación llave-cerradura, la enzima es al sustrato lo que la llave representa para la cerradura [2].

En la década del 20, James Batcheller Sumner (1887 – 1955), químico graduado de Harvard que investigaba por estos tiempos en el Colegio Médico de la Universidad de Cornell, aisló y cristalizó en 1926 por primera vez una enzima: la ureasa. La ureasa cristalizada mostró una actividad catalítica in vitro muy elevada para la reacción de descomposición de la urea en amoníaco y dióxido de carbono. El descubrimiento de Sumner que apuntaba hacia la naturaleza proteica de las enzimas no tuvo en varios años el necesario eco en la comunidad científica [3] .

La confirmación de las ideas de Sumner vino de investigadores del Instituto Rockefeller de Investigación Médica (hoy Universidad de Rockefeller). En 1930 el químico estadounidense John Howard Northrop (1891-1987), descubrió la existencia en el sistema digestivo de enzimas capaces de romper la estructura de otras proteínas. Cristalizó primero la pepsina de los jugos gástricos y luego la tripsina y la quimotripsina y demuestra inobjetablemente su carácter proteico[4] . A la distancia de 20 años del relevante hallazgo de Sumner, la Academia Nobel lo galardonó junto a Northrop con el Premio Nobel de Química.

Más de veinte años después, un excepcional descubrimiento tiene lugar en la misma institución neoyorquina. En 1959 Stanford Moore (1913 – 1982) y William H. Stein (1911-1980), luego de desarrollar un método rápido y eficaz para analizar e identificar cada uno de los 20 aminoácidos que componen las proteínas y perfeccionar la técnica de purificación de estas sustancias, aplican estas innovaciones a la enzima pancreática ribonucleasa (que rompe el ácido nucleico) y descubren la composición exacta de las 124 unidades de aminoácidos que componen una molécula de ribonucleasa.

Las realizaciones de William Stein, químico de la Universidad de Harvard, son inseparables de las de Stanford Moore. Sus descubrimientos se emplearon para diseñar analizadores de aminoácidos, instrumentos ampliamente utilizados en el estudio de las proteínas durante la década de 1960. Al aplicar su técnica el hasta entonces tedioso proceso de análisis de las proteínas se redujo notablemente en tiempo. Un análisis que se extendía durante una semana ahora quedaba resuelto en una sesión de cuatro horas. En 1969, afectado por una parálisis causada por el síndrome de Guillaine-Barre, redujo sus actividades como investigador aunque continuó colaborando con sus colegas del Instituto Rockefeller hasta el último día de su vida. Ambos científicos compartieron el Premio Nobel de Química en 1972 con Christian B. Anfinsen (1916- ) [5].

En la Universidad de Rockefeller se gestaría otro acontecimiento científico que parecía imposible: la síntesis de una compleja proteína, la enzima ribonucleasa analizada una década antes por Moore y Stein. Esta vez correspondió el mérito a Robert Bruce Merifield (1921 - ). La síntesis de una proteína por métodos químicos entrañaba una serie de obstáculos prácticos para los cuales Merifield supo encontrar la vía de superarlos: si los aminoácidos se incorporaban progresivamente en una matriz sólida a la cadena peptídica creciente y luego de alcanzada la secuenciación deseada esta matriz era químicamente destruida sin alterar la estructura proteica, todo estaba resuelto. En calidad de matriz sólida seleccionó un polímero de poliestireno insoluble [6].

La aplicación de este método le permitió sintetizar en 1965 la insulina humana, la hormona pancreática de naturaleza proteica, en un tiempo récord para la época: 21 días. Cuatro años después sintetiza por primera vez una enzima humana en el laboratorio: nada menos que la encargada de cortar cadenas del ácido ribonucleico, la ribonucleasa constituida por 124 unidades de aminoácidos. La creatividad de Merifield y su equipo se puso a prueba ante el desafío de diseñar y construir una máquina que realizara la síntesis de péptidos automáticamente. No puede hoy concebirse el desarrollo de las nuevas rutas sintéticas que se abrieron paso a continuación para obtener complejos materiales proteicos como anticuerpos y vacunas sintéticas sin los descubrimientos de Merifield.

El camino para el asalto al nivel molecular de los mecanismos de la herencia venían pavimentándose desde diferentes puntos de partida. Hacia mediados del siglo XX se habían acumulado los conocimientos que demostraban que el ácido desoxiribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN) eran piezas claves en la información genética y en el control de la síntesis de proteínas. ¿Podrían ser sintetizados los ácidos nucleicos en el laboratorio con ayuda de las enzimas correspondientes de acción in vitro?

Por esta fecha Arthur Kornberg (1918- ), bioquímico estadounidense que fuera discípulo de Ochoa en la Universidad de Nueva York, se encontraba investigando en la Universidad Washington la manera de sintetizar una forma artificial de ADN en el laboratorio y lo consigue en 1956 pero resulta biológicamente inactivo. En 1967 Kornberg dirigió en Stanford un equipo que fue un paso más allá respecto a su anterior hallazgo, la síntesis del ADN en estado biológicamente activo fue posible. Para cumplir esta empresa debió aislar y purificar una enzima conocida como DNA polimerasa que en combinación con ciertos bloques de nucleótidos producía en un tubo de ensayos precisas réplicas de cortas moléculas de DNA conocidas como primarias [7].

El bioquímico español Severo Ochoa (1905-1993) dio el primer paso hacia el camino de sintetizar in vitro un ácido nucleico cuando logra aislar la polinucleotidofosforilasa, enzima capaz de sintetizar ácidos ribonucleicos.

Graduado en Madrid en 1929, se sintió obligado a emigrar de la España de la posguerra civil, carente del necesario aliento al trabajo científico.

Luego de realizar estudios de postgrado en Alemania e Inglaterra se instala en los Estados Unidos en 1940 incorporándose a la Universidad de Nueva York donde llega a alcanzar la jefatura del Departamento de Bioquímica.

Sus hallazgos fueron decisivos para descifrar el código genético, ya que en 1955 logra por vez primera en la historia la síntesis de un ácido nucleico. [8]

Parecía entonces que en materia de transmisión de la información hereditaria los mecanismos básicos estaban firmemente comprendidos. Sin embargo nuevas nociones se incubaban cuando por los años 60, en el Instituto Salk de Estudios Biológicos, el investigador italiano Renato Dulbecco (1914- ) formado en la Escuela de Medicina de Turín, investigaba los métodos para diferenciar las células normales de las células infectadas por virus cancerígenos. Al Instituto Salk llegó en 1964 y trabajó con Dulbecco, el químico, que se había doctorado en estudios biológicos en la Universidad de Rockefeller, David Baltimore (1938- ).

Cuatro años más tarde en el Instituto Tecnológico de Massachussets, Baltimore se encontraba investigando la actividad viral que provoca una leucemia del ratón, cuando descubrió una enzima producida por el virus que invertía el mecanismo reconocido después de la descripción del modelo de Crick y Watson. Ahora el ARN viral, con ayuda de la enzima, modificaba los genes del ADN. Se estaba asistiendo a una transcripción “a la inversa”.

Casi paralelamente con los resultado de Baltimore, el profesor de Oncología en la Universidad de Wisconsin, Howard Martin Temin (1934 – 1994) descubrió una enzima similar en el virus del sarcoma de Rous. Temin denominó a esta enzima ADN polimerasa-ARN dirigida. Con el tiempo se fue admitiendo un nombre más sintético y acaso más ilustrativo: la transcriptasa inversa.

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En 1990, el afamado investigador David Baltimore, uno de los descubridores de la enzima que revolucionó la concepción sobre la vía de la transmisión de información genética, llegó a la presidencia del consejo de administración de la Universidad de Rockfeller. Poco después debió enfrentar un proceso judicial por la acusación de ser partícipe de brindar información fraudulenta en un documento, que le hizo abandonar todo cargo directivo, hasta que seis años más tarde un tribunal federal lo declaró exento de toda culpabilidad. Esta decisión lo llevó de nuevo a una posición preeminente esta vez como presidente del Instituto de Tecnología de California. Desde fines de los noventa encabezó el programa de investigaciones estadounidense para el desarrollo de vacunas contra el retrovirus del SIDA. Fue uno de los relevantes científicos estadounidenses firmantes del acto inaugural de la “Union of Concerned Scientists”, inconformes con la política científica de la actual Administración estadounidense y preocupados con los problemas ambientales globales”.

Los retrovirus han recibido este especial bautizo atendiendo a que transmiten su información genética vía ARN viral – ADN de la célula hospedera gracias a esta actividad enzimática. Un ejemplo de retrovirus que ha causado una verdadera tragedia en el siglo XX es el conocido por las siglas VIH, el virus de la inmunodeficiencia humana promotor del síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA). Buena parte de las terapias desarrolladas contra el SIDA se basan en los descubrimientos de Baltimore y Temin, y pretenden de alguna forma inactivar la capacidad de la enzima transcriptasa del VIH.

También se ha descubierto que los llamados retrovirus oncogénicos inactivan el gen responsable del control al nivel celular de su multiplicación, transformando con la ayuda de la enzima transcriptasa inversa correspondiente la célula normal en una cancerígena. El descubrimiento de la transcriptasa inversa arrojó luz sobre el mecanismo de esta conversión que es responsable de la reproducción de las células tumorales. Por las sobresalientes aportaciones sobre la relación entre la composición genética de la célula y los tumores causados por virus, Dulbecco, Temin y Baltimore compartieron el premio Nobel de 1975 [9].

Las investigaciones en el terreno de las enzimas habían llegado a una especie de cima en el conocimiento de los sistemas biológicos pero pronto quedó claro que una revolución se incubaba cuando aparecieron las vías hacia las formaciones híbridas y las replicaciones genéticas.

El descubrimiento de las enzimas de restricción que identifican determinadas secuencias específicas de ADN y las “cortan” produciendo fragmentos complementarios o fragmentos con extremos que se acoplan aunque pertenezcan a dos organismos diferentes dio luz verde a la construcción de una molécula de ADN híbrida.

El biólogo molecular estadounidense Hamilton O. Smith (1931- ) sumaría un descubrimiento trascendental cuando identificó y purificó una enzima de restricción que cortaba por sitios específicos las cadenas del ADN. La aplicación de estas enzimas abrió las puertas al análisis del ADN y a la inserción de diferentes fragmentos en el ADN, permitiendo así la creación de genes nuevos o recombinantes.

Pionero en los estudios del mecanismo defensivo antiviral al nivel enzimático fue Werner Arber (1929- ), quién a principios de la década de 1960, trabajando en la Universidad de Ginebra, Suiza, descubrió que las bacterias agredidas por virus invasores liberan determinadas enzimas (llamadas enzimas de restricción) que los inactivan al cortar por determinados genes las secuencias de sus ADN. Simultáneamente con este ataque molecular la bacteria libera otra enzima que al modificar químicamente las bases de la secuencia de su propio ADN, evita que la enzima de restricción las identifique y corte produciendo su autodestrucción. Este proceso en dos pasos se denomina “sistema controlado de restricción-modificación” del hospedador [10].

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Las enormes potencialidades del empleo de las enzimas de restricción quedaron demostradas por el colega de Smith, Daniel Nathans en la Universidad Johns Hopkins. Nathans logró reducir el ADN del virus SV40 (que induce la formación de tumores cancerosos en los simios) a once piezas, describió sus genes específicos y lo que es más importante las funciones que cubren. Este fue el primer mapa detallado de los genes de una molécula de ADN. Por las excepcionales contribuciones al nacimiento de las técnicas de la ingeniería genética Arber, Smith y Nathans recibieron el premio Nobel de Fisiología y Medicina de 1978 [10] .

El siguiente paso fue dado por el biólogo molecular estadounidense Paul Berg (1926 ) y este paso tuvo una excepcional resonancia en el nacimiento de una nueva tecnología: la ingeniería genética o del ADN recombinante.

Los genes correspondientes al virus SV40 habían sido mapeados por Nathans y se conocía su capacidad de producir una multiplicación acelerada de las células infestadas. Si lograba la inserción de determinados genes del ADN de este virus en el ADN de un virus bacteriano llamado lambda obtendría una molécula de ADN híbrida que debía expresar una combinación de las propiedades según los genes aportados.

Cumplir los propósitos de Berg parecía derribar las barreras naturales de la herencia y exigía, entre otras determinantes, el aislamiento y empleo de las enzimas que promovieran la combinación genética de las moléculas diferentes ADN. El equipo del Departamento de Microbiología de la Universidad de Stanford que dirigió Paul Berg fue el primero que descubrió las enzimas “ligasas” y condujo con éxito sus ideas de recombinación al combinar el ADN de dos organismos diferentes para componer un híbrido bautizado como ADN recombinante. Por este descubrimiento que inició una nueva y desafiante era, Berg mereció el Premio Nobel en Química de 1980 [11] .

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Cuando Paul Berg se encontraba investigando la producción de un virus sintético con un ADN híbrido fue capaz de evaluar las imprevisibles consecuencias que podría tener la salida de tales especies del laboratorio. Consciente de los riesgos que se corrían con la creación de esta técnica tuvo la responsabilidad social de solicitar a las autoridades y a la comunidad científica que se prohibieran tales experimentos hasta crear las directrices de seguridad que garantizaran prácticas sin riesgos. Su contribución en este empeño se ha reconocido como decisiva.

Posteriormente, continuó sus investigaciones y las coronó con el éxito. En febrero del 2004 fue uno de los 20 laureados por la Academia Nobel que firmaron una carta abierta al presidente Bush criticando la política científica de la actual administración estadounidense y acusándola de supresión y distorsión de los hallazgos científicos y destacando las consecuencias que este tipo de actuación puede tener sobre la salud humana, la seguridad pública y el bienestar común. [12]

Ahora se levantaba el problema de la replicación de la molécula de ADN recombinante y para ello también fue aplicada un estrategia exitosa. Si insertaba el virus lambda con la molécula del ADN híbrida, en una bacteria de Escherichia coli, el virus la atacaría inyectando su propio ADN y multiplicándolo hasta provocar el estallido de la bacteria. Entonces se reinicia el proceso multiplicativo que conduce a la obtención de un número ilimitado de copias de la molécula del ADN recombinante. La creación del ADN recombinante significó el nacimiento de la ingeniería genética que hoy se utiliza para producir proteínas humanas específicas como el interferón y ha sentado las bases para la posible curación de defectos genéticos.

Actualmente, las compañías biotecnológicas utilizan cientos de enzimas de restricción para fabricar sustancias sintéticas (o recombinantes) con utilidad médica, como la insulina. Las enzimas de restricción también se emplean en terapia génica y componen la base del Proyecto Genoma Humano, cuyo objetivo es localizar la posición en el genoma de todos los genes presentes en el cuerpo humano y tratar de conocer sus posibles funciones.

Otro camino que fue iniciado a principios de los ochenta se dirigía hacia la comprensión del mecanismo de acción de ciertas ribonucleoproteínas en el proceso de maduración del ARNt. Tales ribonucleoproteínas estaban constituidas por un componente enzimático de naturaleza proteínica y un ácido ribonucleico. En 1982 desde los laboratorios de la Universidad de Colorado se reportó por el bioquímico estadounidense Thomas Cech (1947- ) la existencia de una especie de ARN que se podía autoprocesar sin necesidad de la parte enzimática de la ribonucleasa específica. Cech llamó ribozima a esta forma de ARN para destacar su naturaleza autocatalítica. El descubrimiento de Cech fue observado con recelo por la comunidad científica pues descalificaba la visión universalmente aceptada de que cada proceso exige de la catálisis de una enzima particular. Pero como suele suceder con los resultados científicos que van a hacer época, la confirmación a los experimentos de Cech, vino pronto.

El biofísico canadiense Sidney Altman (1939- ) había iniciado desde la década de los setenta en una de las Mecas de la Biología Molecular, el laboratorio dirigido por Sydney Brenner y Francis Crick del Medical Research Council en Cambridge, los trabajos sobre la estructura y funcionamiento de la llamada Ribonucleasa P y las propiedades de la subunidad del ADN de esta enzima. En 1983, en la Universidad de Yale, Altman confirma los resultados de Cech cuando en oposición a lo esperado descubre que la porción proteica de la Ribonucleasa no producía la división del ARN mientras que al emplear la subunidad del ADN de la enzima se verificaba el proceso.

Sidney fue el segundo hijo de inmigrantes pobres. En su autobiografía destaca que para su familia Canadá significó una tierra de oportunidades. Sin embargo, quedó claro para los niños descendientes que el camino hacia la oportunidad pasaba por la educación y ningún sacrificio fue demasiado grande para cumplir este propósito. En 1989 Altman y Cech compartían el premio Nobel de Química. [13]

A partir de este momento, la fusión de los resultados de Cech y Altman estremecían las nociones clásicas de los mecanismos de traducción del código genético para la síntesis celular de las proteínas.

Las consecuencias de este descubrimiento se reflejan en un nivel de generalización máximo cuando estos científicos configuran una nueva teoría sobre el origen de la vida que le adjudica un papel central a los ácidos ribonucleicos en la aparición de las primeras formas de vida, una vez demostrado que pueden almacenar información hereditaria, y a la vez actuar como catalizadores de su propia replicación. Esta teoría vino a complementar las ideas del sabio ruso Alexander Oparin (1894- 1980) quien en la tercera década del siglo, cuando aún no se conocía el significado genético de los ácidos nucleicos, había construido un grupo de interesantes hipótesis sobre la síntesis prebiótica de los primeros aminoácidos y luego de los complejos proteínicos iniciales, a partir de la atmósfera reductora y las condiciones originarias en la superficie del planeta. Décadas después, por la misma época en que nacía la teoría genética al nivel molecular de Watson y Crick, el joven científico estadounidense Stanley Miller (1939- ) simulando condiciones similares a las previstas por Oparin, en reactor de laboratorio, obtiene un caldo de aminoácidos y oligopéptidos, entre otras sustancias primigenias para la vida. A la luz de las hipótesis de Altman y Cech un rol esencial debieron jugar los ácidos ribonucleicos.

Cuando en los años cincuenta los químicos investigaban la polimerización en cadena de sustancias simples derivadas del petróleo con el empleo de “iniciadores”, nadie podía imaginar que a la vuelta de unas décadas una enzima, desencadenara un mecanismo de replicación consecutiva de los biopolímeros responsables del código genético.

Este espectacular logro de la biología molecular fue alcanzado en la década de los ochenta cuando el bioquímico estadounidense Kary Mullis (1944- ) descubrió que la enzima llamada polimerasa del ADN, extraída de ciertas bacterias termófilas, pemitía el desarrollo en el laboratorio de la replicación rápida de secuencias cortas y específicas del ADN. La reacción en cadena de la polimerasa, nombre que recibió el fantástico método, pronto encontró las más variadas aplicaciones [14].

La expansión que promovió en la biología molecular, la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), hizo merecedor a Kary Mullis del premio Nobel de Química en 1993. Tras las justas afirmaciones de que la simplicidad de la técnica permite su aplicación por analistas sin una formación especializada en biología molecular se esconden los ingentes esfuerzos por dominar cada etapa del proceso: la desnaturalización del ADN original a temperaturas altas, la unión de las cadenas complementarias del ADN artificial mediante los cebadores oligonucleótidos al ADN de plantilla, y la replicación del ADN objetivo de cadena doble por la acción de la enzima polimerasa del ADN. Una de sus limitaciones iniciales, la necesidad de encontrar una polimerasa térmicamente estable fue superada con la ingeniosa idea de emplear la polimerasa de una bacteria termófila pero finalmente la propia tecnología del ADN recombinante vino en ayuda de su hermana la PCR para fabricar una bacteria que sintetiza la polimerasa requerida. Imagen: es.wikipedia.org/ wiki/Kary_Mullis

Prácticamente revolucionó la medicina forense encargada de las investigaciones de los crímenes, pues ahora una huella imperceptible del asesino expresada en fragmentos de su ADN presente en su victima o en la escena del crimen, se convierte en una prueba irrefutable de la comisión del delito.

La RCP se convirtió en herramienta inestimable en las investigaciones sobre la evolución de las especies. Imaginen, un insecto prehistórico, lo cual no es un ejemplo hipotético sino un hallazgo de los entomólogos, atrapado por esa resina fósil que es el ámbar. Basta que conserve vestigios de su ADN para que con ayuda de la RCP pueda este copiarse una y otra vez para efectuar los estudios comparativos con las especies actuales.

En materia de medicina, la RCP simplificó los demorados análisis bioquímicos para el diagnóstico prenatal de enfermedades genéticas. Ahora en solo unas horas se tiene el resultado del análisis del ADN fetal presente en el líquido del útero materno. La técnica posibilita también el análisis de embriones fertilizados in vitro, eliminando todo riesgo de enfermedades cuando se hace necesario acudir a este procedimiento de concepción. Otras aplicaciones en el análisis clínico de la RCP son la identificación de virus, bacterias y células cancerosas en tejidos humanos [15].

La combinación del empleo de las enzimas de restricción para obtener genes específicos y la PCR para obtener la multiplicación de sus copias ha resultado imprescindible para avanzar en la descripción funcional de los genes. También se ha auxiliado de estas técnicas el mapeo genético del ADN humano al recurrir a la obtención de copias de determinados locus del ácido nucleico.

Cuando afirmamos que el Proyecto Genoma Humano representa una empresa científica sin precedentes conviene subrayar que un gen representa una sección en la escalera del ADN, identificado por el orden específico que ocupan las bases complementarias de adenina, timina, guanina y citosina. Cada gen expresa una secuencia única de pares de bases que permite diferenciarlos y determinar su posición en el cromosoma [16].

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La combinación de una sólida formación interdisciplinaria, con el talento, la consagración y el tránsito por instituciones élites en momentos en que se incuban descubrimientos trascendentales, constituyó la enzima de los logros alcanzados por las investigaciones de Hamilton Smith. Se doctora por la Universidad Johns Hopkins, realiza estudios post doctorales en Bioquímica y Genética, investiga en el campo de Microbiología, cumple una pasantía de un año precisamente en la Universidad de Ginebra donde el suizo Werner Arber gesta su descubrimiento del sistema defensivo de las bacterias con ayuda de las enzimas de restricción, y finalmente identifica una enzima de restricción que orienta su acción cortante en un sitio específico del ADN. El camino hacia el mapeo del código genético se consolidaba. Desde 1998, Smith es director de las investigaciones sobre el ADN de Celera Genomics, una empresa privada que inició la secuenciación del genoma humano.

Dos técnicas han sido empleadas para la titánica labor de la secuenciación de los genes. John Craig Venter (1946- ) y Hamilton O. Smith desarrollaron un método, denominada shotgun, consistente en cortar el ADN en muchos fragmentos que se secuencian por separado. A continuación se ordenan los fragmentos y con la ayuda de potentes computadoras, se superponen para completar la secuencia. Desde 1995 su metodología ha servido para determinar el genoma de diversas bacterias, y posteriormente del genoma humano.

Al publicarse en febrero de 2001 los resultados iniciales del proyecto se habían identificados los aproximadamente 35.000 genes presentes en el núcleo de las células humanas y establecido la localización que ocupan estos genes en los 23 pares de cromosomas del núcleo. Si cada cromosoma humano contiene mas de 250 millones de pares de bases de ADN, esto significa que debieron identificarse unos 3 000 millones de pares de bases.

Los datos obtenidos a partir del mapa genético del ser humano permitirán relacionar las enfermedades hereditarias con genes concretos situados en lugares precisos de los cromosomas. La comunidad científica se dispone a revolucionar el tratamiento y prevención de las enfermedades al penetrar en los procesos bioquímicos que las desencadenan al nivel molecular.

Bibliografía:

[1] Histoire de la Chimie (2003): Eduard Buchner. Premio Nobel 1907. Sección Biographies de sitio web de la Facultad de Ciencias de París Sud - Orsay. url: http://histoirechimie.free.fr/Lien/BUCHNER.htm

[2] Nobel e- Museum (2002): Emil Fischer. Nobel Prize 1902. From Nobel Lectures, Chemistry 1901-1921. Elsevier Publishing Company, Amsterdam, 1967.

http://nobelprize.org/chemistry/laureates/1902/fischer-bio.html

[3] Histoire de la Chimie (2003): James B. Sumner. Premio Nobel 1946. Sección Biographies de sitio web de la Facultad de Ciencias de París Sud - Orsay. http://histoirechimie.free.fr/Lien/SUMNER.htm

[4] UC Berkeley (2002): John Northrop, Nobel Prize 1946 . Berkelyan. Universidad de California, Berkeley.

http://www.berkeley.edu/news/berkelyan/Berkeley’sNobel.htm

[5] Nobel e-Museum (2004): Stanford Moore. William H. Stein. Nobel Prize 1972. From Les Prix Nobel, Editor Wilhelm Odelberg, [Nobel Foundation], Stockholm.

http://nobelprize.org/chemistry/laureates/1972/index.html

[6] The Rockefeller University (2004): Bruce Merrifield. Professor Emeritus. Biochemistry.

http://www.rockefeller.edu/research/abstract.php?id=179&status=eme

[8] Nobel e-Museum (2002): Severo Ochoa. Nobel Prize 1959. From Nobel Lectures, Medicine 1942 – 1962. Elsevier Publishing Company, Amsterdam, 1967. http://nobelprize.org/medicine/laureates/1959/index.html

[7] NYCollege of Medicine (2000): Arthur Kornberg. Department of Chemistry and Pharmacalogy. http://www.nymc.edu

[9] Nobel e-Museum (2002): David Baltimore, Howard M. Temin. Nobel Prize 1975. From Les Prix Nobel, Editor Wilhelm Odelberg, [Nobel Foundation], Stockholm. nobelprize.org/medicine/laureates/1975/index.html

[10] Nobel e-Museum (2002): Werner Arber, Hamilton O. Smith, Daniel Nathans. Nobel Prize 1978. From Les Prix Nobel, Editor Wilhelm Odelberg, [Nobel Foundation], Stockholm.

http://nobelprize.org/medicine/laureates/1978/index.html

[11] Nobel e-Museum (2004): Paul Berg. Nobel Prize 1980. From Les Prix Nobel, Editor Wilhelm Odelberg, [Nobel Foundation], Stockholm. http://nobelprize.org/chemistry/laureates/1980/index.html

[12] Union of Concerned Scientists (2004): Scientific Integrity in Polcymaking.

http://www.ucsusa.org/global_environment/rsi/page.cfm?pageID=1642

[13] Nobel e-Museum (2002): Sidney Altman, Thomas Cech. Nobel Prize 1989. From Les Prix Nobel. The Nobel Prizes, Editor Tore Frängsmyr, [Nobel Foundation], Stockholm.

http://nobelprize.org/chemistry/laureates/1989/index.html

[14] Nobel e-Museum: Kary Mullis. Nobel Prize 1993. From Les Prix Nobel. The Nobel Prizes, Editor Tore Frängsmyr, [Nobel Foundation], Stockholm. http://nobelprize.org/chemistry/laureates/1993/index.html

[15] The National Academies of Sciences (2002): El desarrollo de una técnica de copiado revolucionaria. Beyond Discovery (TM) The Path from Research to Human Benefit. National Academy of Sciences. Wasington. D.C.

http://www7.nationalacademies.org/spanishbeyonddiscovery/bio_007548-07.html

[16] Genome Education Centre. Canada (2003): The Human Genome Project. http://www.genomeeducation.ca/