En busca de las enzimas, pasando por el computador
Entender cómo las enzimas hacen su trabajo es uno de los usos posibles de la bioquímica computacional, un recurso que el investigador portugués Pedro Fernandes vino a enseñar a la Unab.
"Si comes un lomo de res, sin enzimas demorarías 50 años en digerirlo, con enzimas (este proceso) es dos horas".
Así ejemplifica el Dr. Pedro Alexandrino Fernandes, investigador y académico del Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad de Porto, Portugal, el enorme aporte de estas moléculas al funcionamiento de un organismo.
La investigación principal de Fernandes se centra precisamente en comprender los mecanismos en la catálisis de enzimas, cómo funcionan al hacer su trabajo en el cuerpo. Esto es extremadamente difícil ya que "son moléculas muy grandes con muchos átomos que hacen reacciones muy complicadas y rápidas. En los experimentos no se consigue percibir muy bien las reacciones porque cuando terminas de montar el experimento la reacción ya pasó".
De ahí que buena parte de la investigación se haya volcado a la bioquímica computacional mediante la cual se intenta simular las reacciones enzimáticas para poder estudiarlas adecuadamente.
Proyecto local
Proyecto local
Esta área de su trabajo es la que trajo a Concepción al joven y destacado investigador, invitado por la Universidad Andrés Bello para dictar un curso sobre Bioquímica Computacional y para trabajar con el profesor Gonzalo Jaña, de esa casa de estudios.
El docente desarrolla un proyecto Fondecyt basado en el estudio de una enzima que se encuentra presente en las plantas, hongos y bacterias, pero no en humanos, y que es blanco de acción de herbicidas. Sin embargo el mecanismo cómo estos herbicidas inhiben la enzima no se conoce.
El proyecto busca dilucidar este mecanismo ya que al conocerlo se podrían generar mejores drogas o drogas que tengas el bactericida, explica el profesor Jaña quien destaca que Fernandes "tiene alrededor de 130 investigaciones, estando a la par con un investigador senior, lo cual denota mucha experiencia. Ha desarrollado métodos, ha publicado en las mejores revistas y su experticia es esencial para quienes nos dedicamos al estudio biológico teórico de sistemas biológicos y necesitamos resolver algunos problemas técnicos", aseguró.
Computación en grande
Computación en grande
Con sencillez Pedro Fernandes explica que su computador en la Universidad de Porto cuenta con cuatro procesadores Intel de 4 a 6 núcleos cada uno, lo que equivale a unos 1200 computadores normales.
Es que la bioquímica computacional exige procesos de enorme complejidad. Incluso la mayor parte de los programas que se utilizan son creados por las mismas universidades.
"Mi objetivo es la parte bioquímica pero muchas veces necesito programas, que no puedo comprar porque no existen, en esos casos también desarrollo los programas", comenta Fernandes.
La simulación de procesos bioquímicos por computadora existe desde hace un tiempo y ha encontrado un gran campo en la industria farmacéutica, donde ya no se concibe el desarrollo de un nuevo fármaco sin utilizarla.
"El tiempo total para el desarrollo de un fármaco son 12 a 20 años, con el computador se puede ahorrar dos a tres años", sostiene el investigador.
Entre los principales beneficios de estos métodos destaca que "se puede prever cosas que sería muy difíciles de hacer con un experimento o costaría mucho dinero".
Otra ventaja es que no se genera contaminación por el uso de reactantes en los procesos químicos al dejar esa parte del trabajo al computador. "Hay muchos químicos que son contaminantes y se puede evitar su uso, es más seguro ambientalmente".
Además "algunos químicos son peligrosos, se puede evitar el riesgo de explosiones o las reacciones a temperaturas muy elevadas. Lo más importante, pienso yo, es que trabajamos mucho en el descubrimiento de fármacos para lo cual se hace experimentación en animales. Las simulaciones permiten evitar muchas experiencias en animales que son éticamente conflictivas. Se logra minimizarlas".
En una visión de futuro ¿hasta donde se puede llegar con la bioquímica computacional?
Yo pienso que va a crecer mucho en los próximos años, va a ser cada vez más importante, pero nunca habrá un punto en que solamente el ordenador haga todo. Porque, por ejemplo, si quieres un fármaco tienes que hacerlo, tienes que sintetizar, fabricar. El ordenador está en las ideas pero el objetivo, el fármaco, tiene que hacerse en laboratorio que siempre va a ser la parte fundamental. De todos modos los computadores van a ser cada vez más importantes porque pueden ayudar mucho en los experimentos.
Aún así su trabajo le tomará mucho tiempo. "Cada enzima que quiero estudiar demora dos a tres años. Para cumplir el objetivo de entender como funcionan las enzimas pienso que puede demorar unos 20 años. Requiere mucha paciencia", concluye.