Las proteína artificiales no tenían la capacidad de moverse y cambiar de forma como las de la naturaleza, un obstáculo ahora superado gracias al uso de la Inteligencia Artificial (IA), lo que abre nuevas vías para la medicina o la agricultura.
Las proteínas catalizan la vida cambiando de forma cuando interactúan con otras moléculas, en ese momento, el resultado puede ser una contracción muscular, la percepción de la luz o un poco de energía extraída de los alimentos.
Los científicos llevan diseñando proteínas rígidas desde la década de los ochenta y más recientemente se usan para producir medicamentos o anticuerpos contra el cáncer y la inflamación, pero a pesar de su importancia tienen menor potencial.Sin embargo, el diseño de proteínas estables y a la vez dinámicas, es decir, que puedan girar, retorcerse y transformarse de formas complicadas y luego volver a su forma original, requiere de una potencia de cálculo y una IA que no existían hasta hace unos años.
El nuevo estudio que publica Science presenta el método usado por un equipo encabezado por la Universidad de California en San Francisco (EU) y supone el primer paso de un camino que llevará mucho más allá de la biomedicina, hasta la agricultura y el medio ambiente, según una de sus firmantes, Tanja Kortemme.
Las proteínas más importantes de emular para usos médicos son las que regulan procesos como el metabolismo, la división celular y otras funciones vitales básicas, las cuales facilitan la comunicación dentro de las células o entre ellas cambiando de forma y volviendo a la original, como un interruptor de encendido y apagado.
El equipo quería idear un método de diseño que pudiera aplicarse en muchas situaciones, para lo que se centraron en crear una parte móvil que hiciera lo que hacen muchas proteínas naturales.La esperanza, según Amy Guo, otra de la firmantes, es que ese movimiento pudiera añadirse a proteínas artificiales estáticas para ampliar lo que pueden hacer.
El primer paso era dar a una simple proteína natural la capacidad de moverse de una forma nueva. Después, generaron una biblioteca virtual de miles de formas posibles que podría adoptar la proteína y escogieron do : una que podía unirse al calcio y otra que no.
El trabajo se aceleró gracias al sistema de IA AlphaFold2 de DeepMind, que ha permitido predecir la estructura de casi 200 millones de proteínas, casi todas las conocidas, y que el equipo usó para hacer que la parte móvil se retorciera y capturara el calcio, y luego se desenroscara para liberarlo.
Los investigadores probaron el modelo en una simulación por ordenador que mostró que la proteína “funcionaba exactamente” como esperaban, señaló Guo en un comunicado de la universidad.En el ámbito médico, las proteínas móviles podrían utilizarse en biosensores que cambiaran de forma en respuesta a señales de enfermedad, activando una alerta.
También podrían utilizarse como proteínas medicinales adaptadas a la química corporal de cada persona.Las proteínas que cambian de forma también podrían diseñarse para descomponer plásticos o ayudar a las plantas a resistir el estrés climático, como la sequía o las plagas, e incluso podrían para fabricar metales capaces de repararse a sí mismos cuando se agrietan.