Dieter Oesterhelt, Director Emérito del Instituto Max Planck de Bioquímica, recibe el Premio Lasker de Investigación Médica Básica 2021 junto con Peter Hegemann y Karl Deisseroth.
27. Septiembre 2021
La curiosidad, la sed de perspicacia y, por último, pero no menos importante, una observación casual: estos son a veces los elementos decisivos para un descubrimiento científico exitoso. A principios de la década de 1970, Dieter Oesterhelt detectó retinal en la membrana celular de la archaebacterium Halobacterium salinarum. Como componente de la proteína rodopsina, la retina está involucrada en el proceso visual en la retina de la mayoría de los vertebrados, incluidos los humanos. Ahora, sorprendentemente, fue descubierto en una halobacteria. Pero como suele ser el caso en la investigación, el descubrimiento pionero de Oesterhelt fue recibido con incredulidad. En una conversación con el historiador de la ciencia Matthias Grote, Dieter Oesterhelt recuerda: "De hecho, me encontré con el desinterés e incluso la incredulidad total de mis colegas. [...] Incluso el ganador del Premio Nobel Feodor Lynen, mi supervisor de doctorado y mi jefe en ese momento en el Departamento de Bioquímica de la Universidad de Munich, no estaba particularmente entusiasmados con este nuevo tema. [...] Cuando una vez esbocé mi teoría de la función biológica de la nueva molécula en la pizarra para él, se le ocurrió la hermosa frase: "Sr. Oesterhelt, no lo creo, pero ciertamente espero que tenga razón".
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Dieter Oesterhelt (izquierda) con su supervisor de doctorado y ganador del Premio Nobel Feodor Lynen, 1967.
Dieter Oesterhelt (izquierda) con su supervisor de doctorado y ganador del Premio Nobel Feodor Lynen, 1967.
La publicación enviada a Nature fue devuelta con la observación de que si bien los experimentos eran sólidos, la analogía con la rodopsina era descabellada. "En ese momento, era simplemente inaceptable encontrar retina en algún lugar que no fuera en un ojo", dice el científico hoy. Y así, la primera publicación sobre bacteriordopsina, como los autores habían bautizado su molécula, apareció en 1971 en la revista Nature New Biology.
La proteína recién descubierta era una bomba de protones impulsada por la luz. En cierto sentido, la retina encarna el corazón de la molécula, que forma un canal fino en la membrana de la arquebacteria. La retina está suspendida en medio de este "poro" y funciona allí, por así decirlo, como un "pistón": bajo la influencia de la luz, transporta protones, es decir, iones de hidrógeno cargados positivamente, a través del canal de bacteriodopsina desde el interior de la célula hacia el exterior. Esto crea un gradiente, un gradiente de concentración de protones entre el interior y el exterior, y se acumula un potencial eléctrico a través de la membrana. El proceso es similar a cargar una batería.
Este sistema, conocido como la membrana púrpura debido a su coloración, es, junto al sistema clorofila de las plantas verdes, el segundo principio de conversión de energía de luz de la Naturaleza viva. En otras palabras, la evolución inventó el proceso fundamental de la fotosíntesis no una, sino dos veces. Una vez con las eubacterias, a través de las cuales esta técnica llegó a las algas y las plantas verdes, y una vez con las arquebacterias, a quienes presumiblemente también pertenece la patente más antigua de esta invención", dice Dieter Oesterhelt.
Cuarenta años después del trabajo pionero de Oesterhelt, la bacteriorrogdopsina que descubrió y la canalrhodopsina descubierta en el alga verde Chlamydomonas por su ex líder del grupo de investigación Peter Hegemann (ahora profesor de la Universidad Humboldt de Berlín) están ganando terreno como nuevas herramientas en neurobiología. Importantes contribuciones en este campo también han sido hechas por el tercer homenajeado, Karl Deisseroth en Stanford. Esto hizo posible estudiar las neuronas y sus circuitos de forma no invasiva y con una resolución sin precedentes. La optogenética, como se llama la nueva tecnología, permite a los investigadores introducir las instrucciones de construcción para las proteínas cambiadas de luz en las células por medio de la transferencia de genes. Esto permite, por ejemplo, controlar la actividad de las células cerebrales activando o desactivando los flujos de iones conducidos a través de los canales con luz.
El trabajo de Dieter Oesterhelt, Peter Hegemann y Karl Deisseroth ha ayudado a desarrollar aún más tecnologías para estudiar la función cerebral, contribuyendo a una mejor comprensión de las enfermedades neurodegenerativas y las enfermedades mentales. Y por primera vez, también están abriendo posibilidades para quizás curar una enfermedad previamente incurable: la retinosis pigmentaria. Comienza con déficits en ver en la oscuridad porque las varillas mueren; más tarde, los conos pierden su sensibilidad a la luz, lo que eventualmente conduce a la ceguera. Botond Roska, que trabaja en el Laboratorio Friedrich Miescher de Basilea y fue galardonado con el Premio Europeo Körber en 2020, ha incorporado canales de proteínas sensibles a la luz de algas y bacterias en células aún intactas de la retina de los pacientes para que puedan hacerse cargo de la tarea de las células receptoras de luz.
