Investigadores de la Universidad de Harvard han construido un ribosoma - la máquina de hacer proteínas de la célula– funcional a partir de cero, molécula por molécula. La creación representa un paso importante hacia la generación de vida artificial y, en última instancia, podrá llenar una brecha importante en nuestra comprensión de los orígenes de la vida. Pero los científicos que hicieron el ribosoma están más interesados en sus aplicaciones industriales. Planean manipular la maquinaria molecular genéticamente para poder hacer proteínas de manera más eficiente y también proteínas que sean un fiel reflejo de las que se encuentran normalmente en la naturaleza. Ambas mejoras podrían ser muy provechosas para la industria farmacéutica, entre otras.

Para crear los ribosomas, George Church, un genetista de Harvard, y el investigador postdoctoral Mike Jewett , desmontaron primerolos ribosomas del Escherichia coli, una bacteria común de laboratorio, para llegar a sus componentes moleculares. A continuación, utilizaron enzimas para los volver a unir los distintos componentes de ARN y proteínas. Al reunirlos en un tubo de ensayo, estos componentes se transformaron espontáneamente en ribosomas funcionales. Si bien los científicos ya han reconstituido ribosomas, que se componen de una configuración compleja de ARN y proteínas, en la década de los 60, estas versiones anteriores eran malos productores proteicos y se crearon bajo condiciones químicas muy diferentes a las de una célula normal.

Los investigadores utilizaron el ribosoma artificial para producir con éxito la enzima luciferasa, una proteína de las luciérnagas que las hace brillar. Eventualmente, según Church, quiere crear diminutas fábricas de proteínas con ribosomas hechos a medida. "Queremos hacer grandes cantidades de proteínas especiales que son difíciles de hacer in vivo y que son útiles para la producción de vacunas (y otros fines)".

A continuación, los investigadores quieren crear un ribosoma que se pueda crear a sí mismo. Para hacerlo posible, han recopilado una lista de 151 genes: para proteínas de los ribosomas, diferentes tipos de RNA, enzimas que catalizan diferentes reacciones en la síntesis de proteínas y otros genes adicionales que no están relacionados directamente con el ribosoma. "Creemos que son suficientes para copiar el ADN, producir ARN y ribosomas, y tener una membrana primitiva", exsplica Church. "Una vez que comienza a andar, debe ser capaz de seguir adelante si le incorporas aminoácidos y nucleótidos (los elementos fundamentales del ADN y ARN)".

Cuando el sistema esté instalado y en funcionamiento, los investigadores esperan optimizarlo genéticamente para obtener una fábrica de proteínas eficiente. Los productos proteicos, como los medicamentos biológicos, ahora se hacen sobre todo en cultvos de bacterias. "Cuando haces proteínas en bacterias vivas, te deshaces del 90% de la biomasa bacteriana sólo para obtener unos pocos gramos de proteínas", explica David Deamer, químico de la Universidad de Santa Cruz, en California (Estados Unidos). "Si pudieras hacerlo sin los organismos vivos, sería mucho más eficiente".

Church y su equipo también quieren utilizar el ribosoma para hacer una nueva clase de proteínas (las que son fiel reflejo de las que se encuentran en la naturaleza). Las proteínas y muchas otras moléculas tienen una "inclinación" o quiralidad en su estructura. Los aminoácidos que nacen de la naturaleza son casi exclusivamente zurdos. Y así como un guante sólo cabe en una mano, las enzimas zurdas sólo pueden catalizar reacciones de sustratos con la inclinación correcta. Esto significa que las moléculas que son fiel reflejo serían resistentes a la degradación de las enzimas regulares, señala Church. Eso podría tener aplicaciones industriales importantes, generando enzimas duraderas para la  biofermentación (utilizada para crear biocombustibles y otros productos).

La industria farmacéutica también podría beneficiarse mediante un método para hacer moléculas que sean igualmente un fiel reflejo de la naturaleza. A diferencia de la síntesis biológica, la síntesis química produce una mezcla de moléculas con inclinación a la izquierda y a la derecha. Pero con muchos medicamentos - el ejemplo más notorio es la talidomida - una forma es beneficiosa y la otra es perjudicial. Separar las dos versiones es costoso, por lo que una alternativa eficiente que crea sólo la forma deseada desde el principio podría ser una bendición para los fabricantes. Church y Jewett todavía no han creado esta proteína mediante su ribosoma sintético pero aseguran que se puede hacer con sólo ajustar unas pocas moléculas en la enzima que une los aminoácidos a las proteínas.

El ribosoma artificial también tiene aplicaciones mucho más amplias. Es un gran paso en el camino hacia la creación de vida artificial: una célula que puede ensamblarse a sí misma y reproducirse. Los científicos quieren crear un organismo a partir de cero, tanto para comprender mejor el funcionamiento interno de la biología como para crear formas de vida nuevas, muy manipulables, que puedan emplearse para crear nuevos combustibles, limpiar toxinas o realizar otras funciones útiles.

Además, el ribosoma tal vez resuelva las preguntas principales sin respuesta sobre los orígenes de la vida. "¿Por qué  los primeros ribosomas o las estructuras equivalentes evolucionaron en el camino a la vida tal como la conocemos? Esta es realmente una brecha importante en nuestra comprensión del origen de la vida", afirma Deamer. "Si [Church] puede manipular partes para lograr hacer una versión más sencilla o mejor de los ribosomas, nos enseñará mucho sobre cómo surgieron". Y segundo, ¿por qué casi todas las formas de vida tienen una quiralidad zurda? "Es un misterio", comenta Fred Blattner, genetista de la Universidad de Wisconsin-Madison (Estados Unidos). "¿Sólo ocurrió así o hay una razón que desconocemos?" Con un ribosoma zurdo, la respuesta a la pregunta puede llegar en breve.