Bioquímica desde el sofá

El estudio de la química de las moléculas biológicas constituye un desafío muy importante ya que sus propiedades dependen no solamente de los átomos que las conforman sino de la forma en que estos se unen y como es su distribución espacial.

Es muy conocida la revolución que significó el descubrimiento de la estructura del ADN en 1953. Pero las moléculas de ADN tienen la misma estructura de doble hélice en todos los seres vivos. Existe otro tipo de moléculas esenciales, presentes en todos los seres vivos, constituidas también por un número limitado de "ladrillos" pero muchísimo más variables en su forma y función: las proteínas.

Salvo contadísimas excepciones, las proteínas de todos los seres vivos están constituidas por los mismos 22 aminoácidos, conectados entre sí en distinto número, orden y organización espacial. Esa infinita diversidad es la que le da a estas macromoléculas sus infinitas funciones: desde servir de "puertas" de las células para permitir la entrada y salida de otras moléculas hasta "desenroscar" el ADN y realizar su copia. Encontrar la exacta conformación espacial de una proteína es clave para desentrañar su función ya que en la mayoría de los casos ésta depende de que la forma de la proteína encaje perfecto con la de otra molécula. Por ejemplo, actualmente, una de las líneas de trabajo con el coronavirus apunta a entender cómo las proteínas del virus se unen a las de la superficie de la célula que infectan.

Hace décadas se ha perfeccionado el método para realizar lo que se denomina la secuenciación de las proteínas, es decir, conocer la cantidad de aminoácidos que tienen y en qué orden se encadenan en la molécula. Sin embargo conocer su forma sigue presentando dificultades ya que la mayoría de las técnicas utilizadas para su estudio las coloca en condiciones tales que pierden su estructura. Por lo tanto para ello se recurre a modelos computacionales que "ensayan" distintas conformaciones hasta encontrar aquella cuyas propiedades mejor encajen con lo que se observa en el organismo. Habitualmente este proceso se da de manera enteramente automatizada. El investigador introduce la información en el programa y este realiza millones de ciclos de evaluación a prueba y error.

Aquí es donde entra Fold.it. La computadora opera a ciegas, una forma de evaluar sumamente ineficiente si se tiene información suficiente como para inferir patrones. Aquí es donde entra Fold.it. Esta aplicación hace uso de nuestra capacidad como humanos para detectar patrones, a diferencia de la forma de operar de las computadoras. Aun quienes no tienen ningún tipo de formación en química o biología pueden con un leve empujón, convertirse en expertos "arquitectos de proteínas".

El juego se inicia con una etapa de aprendizaje en donde el jugador aprende las reglas básicas de la conformación de las moléculas, codificadas a través de formas y colores. A través de una serie de instructivos se nos pide por ejemplo ubicar los grupos de átomos naranjas o las bolas amarillas hacia el centro de la molécula y los grupos azules hacia el exterior, intentar eliminar las bolas rojas, intentar alinear las hélices. Todas estas reglas tienen detrás el sustento teórico de una disciplina que busca ahora abrevar en la intuición del resto de nosotros para terminar de entender a su objeto de estudio. El jugador se puede mover tridimensionalmente alrededor de su estructura para verla desde distintos ángulos y probar distintos "efectos" sobre la molécula como mover segmentos o agitarla como para que variables como la carga eléctrica se encarguen de cambiar la disposición de los átomos.

Al comenzar la experiencia parece algo tedioso recordar todas las reglas y todos los comandos y "herramientas" disponibles para manipular la proteína (una buena recomendación es tenerlas a mano a manera de "machete") pero eventualmente se van incorporando como en cualquier otro videojuego. Cabe aclarar también que algunas de las indicaciones de los instructivos propios del juego no son del todo claras pero ante un obstáculo, se puede recurrir a los numerosos videos de You Tube con pistas y soluciones.

Fold.it permite jugar offline, instalando el programa en nuestra computadora y también conectarse online tanto para interactuar y competir con otros jugadores como para aportar los resultados de nuestros "descubrimientos" al sistema científico.

Cuando el jugador encuentra una conformación espacial nueva para una molécula se le asigna un puntaje, cuanto más alto mayor cantidad de requerimientos habrá cubierto la estructura que encontró, en pos de acercarse a la real. Se busca por ejemplo que la proteína sea lo más químicamente estable posible, que sea espacialmente compacta, que su estructura sea compatible con aquello con lo que debe interactuar y que tenga la menor cantidad posible de interacción con moléculas con las que se sabe que la proteína no interactúa.

Finalmente el juego se encarga de un último requerimiento: contrasta la estructura creada con bases de datos para encontrar proteínas con estructuras similares. Es de esperar que todas las proteínas que cumplan funciones similares tengan al menos un fragmento de su estructura que sea similar y de la misma forma es de esperar que proteínas que provengan de especies similares se parezcan entre sí.

Si la estructura encontrada por el jugador se ajusta a todos estos puntos, será almacenada en bases de datos y si todo marcha bien, puede incluso terminar siendo realmente materializada para ensayos. La página de Fold.it incluye links a varios trabajos científicos publicados utilizando datos obtenidos por la gran comunidad internacional de jugadores.

El juego actualmente está aportando datos para comprender el funcionamiento del coronavirus y las drogas y anticuerpos que podrían hacerle frente pero otras patologías para las cuales ha sido y sigue siendo esencial entender la estructura tridimensional de las proteínas incluyen el HIV, el cáncer y el Alzheimer.

Es sin duda emocionante que une pueda hacer su pequeñísimo aporte desde casa y al mismo tiempo divertirse un rato con un juego simple pero hipnótico… ¡el único punto en contra es que no tiene versión en español!