Colors amb vida: la proteïna de fluorescència verda (Nobel de química 2008)

Aquesta imatge no és un dibuix infantil fet amb retoladors o llapis de cera sobre un vidre rodó. El suport és una placa de Petri, de les que es fan servir en els laboratoris de microbiologia per cultivar bacteris, i la pintura que s'ha emprat són colònies bacterianes. Els vuit colors usats per dibuixar aquesta escena d'una platja de San Diego (Califòrnia) són les emissions de fluorescència de diferents proteïnes que s'han obtingut a partir de l'anomenada 'proteïna de fluorescència verda' (GFP, de l'anglès green fluorescence protein).

La GFP, que es coneix des de 1962, és la protagonista del premi Nobel de Química 2008. Els guardonats són Osamu Shimomura, del Laboratori de Biologia Marina de Woods Hole (Massachusetts, EUA), Martin Chalfie, de Columbia University (Nova York, EUA) i Roger Y. Tsien, de la Universitat de Califòrnia a San Diego (La Jolla, Califòrnia. EUA), "per la descoberta i desenvolupament de la proteïna de fluorescència verda, GFP".

Shimomura va ser qui, a començament de la dècada de 1960, va aïllar, a partir de la medusa Aequorea victoria, aquella proteïna que emetia fluorescència verda quan rebia llum ultraviolada. Chalfie va començar a treballar amb la GFP força més tard, el 1988, quan va adonar-se del potencial que oferia aquesta proteïna per conèixer millor el petit cuc (aproximadament 1 mm) transparent que ell --i molts altres investigadors-- estudiava: Caenorhabditis elegans. La proteïna que emetia llum verda podia ser una eina molt valuosa per a estudiar l'activitat de les cèl·lules del cuc. Més tard, un altre investigador (Douglas Prasher) va aïllar el gen que produïa la GFP i en va informar Chalfie. Una estudiant del laboratori de Chalfie (Ghia Euskirchen) va aconseguir transferir el gen a Escherichia coli, un bacteri freqüent en l'intestí, que es fa servir molt en estudis de microbiologia per la seva facilitat de cultiu. En observar al microscopi aquest bacteri van comprovar que, si s'il·luminava el camp del microscopi amb llum ultraviolada, el bacteri brillava amb llum verda.

Pel que fa a Tsien, la seva contribució en l'estudi d'aquesta proteïna consisteix en l'obtenció d'altres proteïnes que emeten fluorescència en colors diferents. Les proteïnes són molècules relativament grans formades per la unió d'altres més petites, que són els aminoàcids. Mitjançant tècniques de biologia molecular, Tsien va fer canvis en els aminoàcids de la GFP i va obtenir proteïnes molt semblants, però que emetien fluorescència d'altres colors: blau, blau verdós i groc. Tot i que el color vermell hauria estat molt útil per a alguns estudis perquè la llum vermella penetra més fàcilment els teixits biològics, no va aconseguir obtenir-lo. Però uns investigadors russos (Mikhail Matz i Sergei Lukyyanov) van aïllar sis proteïnes que emetien fluorescència en coralls; una d'elles emetia fluorescència vermella. Era una proteïna massa gran perquè pogués ser útil com a marcador fluorescent, però de nou van intervenir Tsien i el seu grup de recerca, que van obtenir-ne una variant més petita i útil per treballar amb ella.

Avui dia es disposa de proteïnes --naturals o obtingudes per modificació genètica--- que emeten llum de molts colors diferents, i que tenen moltes aplicacions en biologia cel·lular i en altres camps de la biologia. Per exemple, permet estudiar el procés de degeneració de les cèl·lules nervioses en la malaltia d'Alzheimer, com es desenvolupen en el pàncrees les cèl·lules beta que produeixen insulina. Aquestes proteïnes també poden servir per detectar la presència d'arsènic o metalls pesants com el cadmi i el zinc en l'aigua; en bacteris que són resistents a aquests elements nocius per als humans i altres animals, s'ha implantant el gen corresponent perquè emeti fluorescència en presència d'arsènic, cadmi o zinc.

Foto "dibuix" platja San Diego: Wikimedia Commons (llicència de documentació lliure GNU).
Foto medusa (Aequorea): Wikimedia Commons (llicència de documentació lliure GNU).