El baile de la proteína en una gota levitante: cómo la longitud del polímero decide el destino del cristal ✎

Una gota del tamaño de un guisante flota en el aire, sostenida por un sonido inaudible. Dentro de ella, la proteína ferritina, esa misma que almacena el hierro en nuestro cuerpo, comienza su danza. El agua se marcha, a los bailarines les queda poco espacio y se alinean en filas ordenadas: así nace un cristal. Pero en este baile hay un director de orquesta: el polietilenglicol, una larga cadena de eslabones repetidos. Su longitud decide cómo se juntarán exactamente las proteínas y cuánto tiempo aguantará su formación.

El experimento en el sincrotrón sueco MAX IV se parecía a filmar un baile con dos cámaras. La gota con ferritina y polímero se suspendió en un levitador acústico que funciona a una frecuencia de 100 kHz, como un repelente ultrasónico de mosquitos. Cada 0,1 segundos atravesaba la gota un haz de rayos X, y por su dispersión se podía entender hasta qué punto las proteínas se habían ordenado unas respecto a otras. Mientras había mucha agua, las proteínas se movían de forma caótica, como una multitud en una plaza. Cuando la concentración subió a 400–500 mg/ml, de pronto se quedaron quietas en un orden estricto: aparecieron las señales características de la red cristalina.

Pero después los relatos se separaron. Con el polímero de cadenas largas (6000 eslabones de media), los cristales aparecían rápido, pero al seguir evaporándose el agua su orden se derrumbaba. Parecía que el propio polímero había empezado a cristalizar y estorbaba a la proteína, aunque la comprobación demostró que la destrucción de los cristales no estaba relacionada con el polímero. Las proteínas se atraían entre sí incluso antes de colocarse en filas, y esa fuerza de atracción acabó jugándoles una mala pasada: un empaquetamiento demasiado denso resultó frágil.

Con las cadenas cortas (1000 eslabones) todo era distinto. La cristalización empezaba más tarde, cuando la gota ya casi había dejado de reducirse, pero los cristales se mantenían estables hasta el final del experimento. Las proteínas se repelían entre sí y solo se colocaban en filas cuando literalmente no les quedaba otro sitio, como pasajeros en un vagón de metro abarrotado que se ven obligados a estar rectos porque de otro modo no caben. La distancia entre las proteínas en ese cristal resultó mayor que con el polímero largo.

Esta diferencia se parece a dos maneras de organizar una fiesta. Las cadenas largas del polímero actúan como un animador insistente que agarra a los invitados de la mano y los coloca rápido en círculo, pero en cuanto los suelta, el círculo se deshace. Las cadenas cortas son más bien reglas de etiqueta: no obligan, sino que crean las condiciones para que los invitados se pongan por sí mismos en una fila ordenada, y esa fila se mantiene incluso cuando hay poco espacio. Antes de este trabajo no estaba claro por qué un mismo polímero con distinta longitud de cadena daba resultados tan diferentes. Ahora está claro: las cadenas cortas probablemente se adhieren a la superficie de la proteína y retienen un poco de agua a su alrededor, impidiendo que el cristal se seque y se agriete.

En la práctica, esto significa que eligiendo un polímero más corto se pueden obtener cristales de proteínas que no se desmoronen al extraerlos de la disolución. Tales cristales hacen falta para determinar la estructura de las proteínas por el método de rayos X: es como fotografiar la proteína con el máximo detalle. Y si hoy en el laboratorio un cristal se agrieta al secarse, mañana basta con cambiar el polímero para que sobreviva tanto al viaje hasta el sincrotrón como al propio experimento. El baile de la proteína en la gota flotante continúa, pero ahora tenemos la partitura.