Científicos alucinados al descubrir una proteína conduciendo electricidad

Las proteínas, fundamento de cada célula, se han entendido generalmente como gotas de materia orgánica inerte. Ahora un equipo de científicos ha detectado una proteína en particular que hace algo increíble: conducir electricidad.

Si el hallazgo puede ser replicado y utilizado, podríamos tener una nueva y poderosa herramienta de diagnóstico para uso médico, que identificase moléculas de proteínas individuales con una pequeña señal de corriente eléctrica.

luego de cuatro años de estudio, el equipo de la Universidad Estatal de Arizona ha verificado su trabajo una y otra vez, comparando los datos con varias hipótesis y explicaciones y llegando a la conclusión de que se trata de una proteína conductora de electricidad.

«Si es cierto, es increíble», dice Stuart Lindsay, el investigador principal. «Lo que este artículo está probando principalmente son todas las explicaciones alternativas de nuestros datos, descartando todos los artefactos».

Lindsay y su equipo comenzaron desarrollando diminutos lectores de ADN y aminoácidos, los que bloquean moléculas individuales entre electrodos, una tecnología conocida como reconocimiento de túnel.

Al ver el éxito del método en moléculas individuales, los investigadores saltaron a otro nivel y se preguntaron si el mismo pulso eléctrico también podía identificar proteínas completas.

Efectivamente, descubrieron que cuando el dominio proteico aglutinante integrina alfaVbeta3 se enganchaba entre dos electrodos, mostraba una «conductancia electrónica notablemente alta».

El equipo ha estado desde entonces tratando de encontrar una explicación que se ajuste a este fenómeno, una explicación como la transición electrónica, donde los electrones pueden «saltar» entre los átomos a lo largo de las distancias. Pero nada parecía encajar con los datos en el experimento.

Luego, Lindsay se encontró con el trabajo del biofísico teórico Gabor Vattay, de la Universidad Eötvös Loránd en Hungría, quien propuso la idea, basada en la mecánica cuántica, de que las proteínas están «equilibradas» en un estado especial entre conducción y aislamiento.

Una fluctuación eléctrica puede impulsar a una proteína para que sea un conductor eléctrico o un aislante eléctrico, dice Vattay, y eso parece coincidir con lo que Lindsay y sus colegas encontraron en sus pruebas.

«En nuestros experimentos estábamos viendo este extraño comportamiento, pero no es algo estático, es dinámico», dice Lindsay. «Debajo de un cierto sesgo es solo un aislante, pero cuando las fluctuaciones comienzan a aparecer, estas son enormes», agrega Lindsay, quien publicó sus resultados en Nano Futures.

La idea es que hay tres curvas en las distribuciones del nivel de energía de las proteínas: una que corresponde a un estado metálico o conductor, una a un estado aislante y otra que es un estado crítico cuántico entre las anteriores.

Con la ayuda de Vattay y algunos modelos de supercomputación, los investigadores pudieron hacer calzar su dominio de proteína alfaVbeta3 a ese estado cuántico crítico.

En experimentos sucesivos, usando una disposición más refinada, los científicos pudieron crear un dispositivo que activaba y desactivaba la conductancia eléctrica de la proteína.

Por el momento los investigadores son cautelosos con respecto a sus hallazgos, porque solo han estado trabajando con una proteína, de la cual se conoce poco. Es esperable que los estudios futuros puedan completar algunas de esas lagunas.

Este estudio podría ofrecer una forma completamente nueva de entender las proteínas, entregando datos sobre cómo podrían ser usadas en dispositivos a nanoescala, o posibilitando la adaptación de tratamientos para las enfermedades en las que están involucradas. Podríamos estar a punto de replantear radicalmente las propiedades eléctricas de las proteínas.

«Básicamente hemos eliminado todas esas fuentes de ‘no creo en estos datos’ y seguimos viendo este extraño comportamiento. Todavía está allí y es hermoso», dice Lindsay.

Por Science Alert