Observando cientos de millones de años en el pasado de una proteína con AlphaFold para aprender sobre los inicios de la vida misma.
Pedro Beltrao es genetista en ETH Zurich en Suiza. Comparte su historia con AlphaFold.
Como científico, me interesan nuestras diferencias.
Más específicamente, me interesa cómo ocurren esas diferencias. Si bien hay muchas personas trabajando en cómo los cambios en el ADN resultan en cambios en nuestros rasgos (desde estar predispuestos a ciertas enfermedades, por ejemplo, o simplemente por qué algunas personas son más altas que otras), nuestra investigación está investigando por qué sucede eso.
En última instancia, lo que nos gustaría tener es un modelo que nos diga exactamente cómo va a cambiar una persona, o qué rasgos tendrá, si porta una mutación en una posición particular de su ADN.
Queda un largo camino por recorrer para construirlo.
La primera capa implica descubrir qué mutaciones en el ADN no hacen nada para generar cambios. Para ello hay que preguntarse: ¿tiene impacto sobre las proteínas o no? Entonces, dado que las proteínas trabajan juntas para realizar funciones, necesitamos saber cómo funcionan y cómo se presentan dichas funciones. Esto podría significar cosas diferentes dependiendo de si estamos considerando una célula del cerebro, una célula del riñón o una célula de la piel. Por supuesto, cada órgano también es diferente. Hay muchas progresiones y variables que comprender, desde una única mutación hasta una proteína, un grupo de proteínas, el propio tejido celular y luego descubrir cómo se comporta todo el organismo.
Antes de AlphaFold, teníamos algunas estructuras proteicas tanto para proteínas individuales como para complejos; probablemente alrededor del 5% de los pares que interactúan tenían una estructura conocida, por ejemplo. Ahora, esto está cambiando rápidamente. Es más, ahora tenemos una interesante oportunidad de estudiar la evolución de las proteínas en el origen de la vida.
Esta parte de nuestra investigación me parece particularmente apasionante. Cuando queremos retroceder en el tiempo para observar la evolución, la forma habitual de hacerlo es comparar las secuencias entre proteínas de diferentes especies. Al hacerlo, podemos intentar adivinar cómo era esa secuencia en el pasado evolutivo.
Sin estructuras proteicas, sólo podemos retroceder en el tiempo hasta cierto punto: llega un punto en el que perdemos la confianza en cómo eran las cosas hace cientos de millones de años. Al utilizar AlphaFold y comparar la forma tridimensional de las proteínas, retiene la señal durante un tiempo prolongado porque la estructura 3D de las proteínas se conserva durante más tiempo que la secuencia que codifica esa forma.
Como resultado, ahora podemos rastrear la evolución de las proteínas a través de períodos más largos de la escala de tiempo evolutiva y, más probablemente, inferir cómo era la célula ancestral más temprana observando cómo eran las proteínas durante cientos de millones de años en el pasado.
A menudo, en la ciencia se producen estas acumulaciones de cambios incrementales, donde las nuevas tecnologías, métodos o sistemas se acumulan con el tiempo o evolucionan lentamente. Y de vez en cuando, tienes momentos de transformación. No hay duda de que AlphaFold ha desencadenado una época de transformación. Es increíblemente emocionante. Ahora tenemos la oportunidad de aprender mucho más sobre la biología humana y sobre los orígenes de la vida misma.