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8 de mayo de 2002 Compuestos
fluorescentes
Pero la química, mediante el desarrollo de compuestos específicos que pueden encenderse y apagarse cuando uno lo desea, puede ayudar a "ver" en el microscopio algunos procesos que antes era imposible visualizar. Una técnica en particular, denominada "transferencia de energía" (TE), permite decir si dos biomoléculas están en interacción, esto es, si se acercan dentro de cierto rango de distancias, o si una o un grupo de ellas se está disociando. "En el laboratorio fabricamos moléculas que tienen una característica particular: pueden emplearse como un interruptor. Esto significa que al hacer incidir luz sobre la molécula, se la transforma y se "enciende" un proceso que nos interesa. Y, mediante luz, se la puede hacer volver al estado inicial", explica la doctora Elizabeth Jares, profesora en el Departamento de Química Orgánica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA. "En particular, "encendemos" y "apagamos" el proceso de transferencia de energía. Esto nos permite medir esa transferencia todas las veces que queramos sin destruir la muestra, o sea que podemos hacer el seguimiento de un sistema que cambia en el tiempo, como lo es una célula viva". Para programar el interruptor molecular, la investigadora aprovecha las propiedades de unos compuestos muy interesantes denominados fotocrómicos. El empleo de estos compuestos, que se transforman por la acción de la luz, no es ninguna novedad. Los anteojos de sol que se oscurecen por la acción de los rayos ultravioleta son un ejemplo. Otras sustancias cambian de color debido a una diferencia de temperatura, lo que ha sido ampliamente utilizado en juguetes. Pero lo novedoso es emplear el cambio que se induce con luz para obtener un interruptor de la transferencia de energía. Microscopios más poderosos El desarrollo de microscopios cada vez más poderosos ha permitido ver lo que sucede en el interior de la célula. Hoy en día la microscopía de fluorescencia in vivo permite visualizar en qué región de una célula se encuentra determinado compuesto biológico. En tal sentido, un avance significativo ha sido la posibilidad de introducir marcas fluorescentes que se "expresen" o sean producidas por la célula junto con una proteína de interés. Esto significa que, por ingeniería genética, se puede lograr que una célula fabrique una molécula compuesta por una proteína de interés unida a una proteína fluorescente. Pero, ¿cuál es la aplicación de los interruptores moleculares? "Para saber si una molécula interactúa con otra, es necesario ver si en ella se produce algún cambio, y medir ese cambio. Si al compuesto que quiero investigar le agrego una molécula interruptora, puedo encenderla y apagarla cuando quiero y, de este modo, medir los cambios que se producen en ella cuando interactúa con otra, es decir, está encendida, y cuando no hay interacción, o está apagada", explica Jares. Cuando una molécula entra en contacto con otra, le traspasa energía. Midiendo la emisión fluorescente que tiene la molécula sola, y comparando con la cantidad que posee al entregar energía a otra, se sabe si hay, o no, interacción. El problema es lograr que la molécula se encuentre en los dos estados. Para ello es necesario disponer de dos muestras diferentes o, como en el método utilizado generalmente, medir las propiedades de la molécula y luego destruirla. Pero la técnica de la molécula interruptora permite hacer todo en la misma muestra, cuantas veces sea necesario, sin destruir la molécula. Sólo se la enciende y apaga cuando uno lo desea. Estos procesos no podían visualizarse con un microscopio óptico debido a que la longitud de onda de la luz sobrepasa en mucho el tamaño de las moléculas. La mayor parte de los instrumentos de microscopía óptica tiene una resolución de alrededor de 3 décimas de micrón. Y la técnica TE permite medir distancias entre compuestos en el rango de milésimas a centésimas de micrón. Es lo más cercano a "ver" en el microscopio, no sólo si una molécula está en un lugar dado, sino si se halla involucrada o no en un proceso de interés. Hasta ahora, sin embargo, la necesidad de "fijar" las muestras -someterlas a cierta transformación química- ha impedido que el proceso pueda deteminarse in vivo. Esto es porque se requiere comparar dos estados, lo que implica la destrucción de una región de la muestra. Pero la técnica desarrollada por la doctora Jares, que aprovecha la posibilidad de que un compuesto pueda encenderse y apagarse cuando se desea, permite "ver" los procesos en pleno desarrollo, sin destruir la muestra. Al medir las dos situaciones de la molécula, y calcular cuánta energía pasó, es como si el proceso pudiera "verse". Para Jares, "es como si, de una manera indirecta, se estuviera aumentando la resolución". Esta técnica podría ayudar a comprender muchos de los procesos que se llevan a cabo en la célula, donde están involucradas un gran número de proteínas. Asimismo, tendría aplicaciones en los métodos de diagnóstico. Actualmente, en el diagnóstico por imágenes, por ejemplo los métodos de radioinmunoensayo, las sustancias fluorescentes han reemplazado los compuestos radiactivos debido a que los primeros son mucho menos nocivos para las personas que los manipulan y, por ello, requieren menores recaudos. Pero los fluorescentes son menos sensibles que los radiactivos. Por tal razón, es muy importante desarrollar métodos más sensibles para detectar fluorescencia. En tal sentido, el acoplado de una molécula interruptora al compuesto fluorescente puede contribuir a detectarlo. "Al encender y apagar la fluorescencia se aumenta la sensibilidad de la detección, porque ello permite diferenciar fácilmente la señal de lo que es ruido", explica Jares. El problema es que, cuando hay ruido de fondo, no se puede determinar si la señal es verdadera. Pero si se modula la fluorescencia, al encenderla y apagarla, se puede discriminar y restar el ruido, quedando sólo la señal. Los compuestos que se encienden y se apagan prometen innumerables aplicaciones, desde la investigación básica hasta los métodos de diagnóstico, incluso podrían emplearse para la detección de metales en el agua.
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