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Un kit de herramientas para unir moléculas como bloques de construcción de Lego ganó el Premio Nobel de química 2022 .

Los químicos Carolyn Bertozzi de la Universidad de Stanford, Morten Meldal de la Universidad de Copenhague y Barry Sharpless del Instituto de Investigación Scripps en La Jolla, California, dividirán en partes iguales el premio por desarrollar química clic y química bioortogonal, anunció la Real Academia de ciencias el 5 de octubre en una conferencia de prensa en Estocolmo. Estas herramientas permiten a los científicos construir fácilmente moléculas complejas en el laboratorio y dentro de organismos vivos.

Tres retratos uno al lado del otro muestran, respectivamente, a los químico Nobel Carolyn Bertozzi, Morten Meldal y Barry Sharpless, quienes ganaron el premio 2022 por ser pioneros en la química del clic. La química Carolyn Bertozzi (izquierda) desarrolló la química bioortogonal, mientras que los químicos Morten Meldal (centro) y Barry Sharpless (derecha) fueron pioneros en la química del clic. LA CICERÓN; INVESTIGACIÓN DE SCRIPPS; UNIVERSIDAD DE COPENHAGUE

“Lo bueno de este descubrimiento es que se puede usar para casi todo”, dijo Olof Ramström, químico de la Universidad de Massachusetts Lowell y miembro del comité Nobel de química. Las aplicaciones incluyen la construcción de moléculas de fármacos, polímeros, nuevos materiales y el seguimiento de biomoléculas entre las células. 

“Ya estamos en la punta del iceberg en términos de aplicaciones”, dice Angela Wilson, presidenta de la American Chemical Society. “Creo que esta química va a revolucionar la medicina en muchas áreas”.

Hace unos 20 años, Sharpless introdujo la "química de clic", una forma de unir de manera simple y rápida dos compuestos usando ciertas moléculas conectoras. Pero encontrar estas moléculas conectoras tipo Lego que pueden unirse en una reacción química no fue fácil. Trabajando de forma independiente, Sharpless y Meldal descubrieron una solución. 

Al agregar una pizca de cobre a una mezcla que contiene otras dos moléculas pequeñas, llamadas azida y alquino, los científicos pudieron unir rápidamente las dos moléculas en una sustancia química en forma de anillo. Sin el cobre, las moléculas eventualmente se combinarían, pero con lentitud, dijo Ramström. 

La reacción rápidamente "ganó un enorme interés en la química y campos relacionados", agregó. Aunque los científicos luego descubrirían un puñado de otras moléculas que podrían unirse de la misma manera, esa primera reacción se considera la "joya de la corona de las reacciones de clic". 

Pero mientras que catalizar reacciones con cobre puede funcionar bien en un vaso de precipitados, el metal puede dañar las células vivas. Bertozzi descubrió una forma de hacer química de clics sin cobre, por lo que los científicos ahora pueden diseñar reacciones químicas dentro de los organismos sin alterar sus funciones celulares normales. 

Bertozzi engañó a las células para que incorporaran un químico clic en los azúcares que decoran la superficie de la célula. Cuando los científicos exponen estas células a un químico de clic diferente, un tipo de alquino, los dos pueden unirse, al igual que las moléculas en las reacciones de Sharpless y Meldal. Al vincular el alquino a moléculas de color verde brillante, los científicos pueden iluminar las superficies de las células. 

“Imagínate que pudieras unir moléculas brillantes a biomoléculas en una célula viva. Luego podrías seguirlos en un microscopio y ver dónde están y cómo se mueven. Esto es lo que hizo Carolyn Bertozzi”, dijo Johan Åqvist, químico teórico de la Universidad de Uppsala en Suecia y presidente del comité Nobel de química.

La especialidad de Bertozzi ha sido el estudio de las moléculas de azúcar, con las que "es increíblemente difícil trabajar", dice Leslie Vosshall, neurocientífica de la Universidad Rockefeller en la ciudad de Nueva York, quien es vicepresidenta y directora científica del Instituto Médico Howard Hughes. Existen métodos sencillos para observar el ADN, el ARN y las proteínas, pero no tanto para los azúcares, dice. “Los azúcares son la materia oscura de la célula”.

Al enfocarse en azúcares específicos en las superficies celulares, los científicos pueden desarrollar nuevos tratamientos. Por ejemplo, Bertozzi y sus colegas pudieron apuntar y desactivar los azúcares que ayudaban a las células tumorales a esconderse de las células T en el cuerpo (SN: 21/03/17).

Bertozzi, investigadora del HHMI, es la mujer número 59 en ganar un Premio Nobel desde 1901 , y solo la octava en recibir un premio en química. En 2021, Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna fueron las últimas mujeres en ganar el Nobel de química, por su trabajo en la herramienta de edición de genes conocida como CRISPR (7/10/21).

"Carolyn es... una de las sorprendentemente pocas mujeres en biología química", dice Vosshall. “Su laboratorio ha sido un lugar generativo que ha inspirado a las mujeres químicas y las ha puesto en el mundo”.

Cuando se despertó con la noticia alrededor de las 3 am, hora del Pacífico, Bertozzi dijo: “Estoy absolutamente atónito. Estoy sentado aquí y casi no puedo respirar”. Decir que la llamada telefónica en medio de la noche fue un shock es quedarse corto, agregó. “Todavía no estoy del todo seguro de que sea real, pero se está volviendo más real cada minuto”.

Bertozzi, Meldal y Sharpless compartirán el premio: 10 millones de coronas suecas, aproximadamente $917,000. El premio es el segundo Nobel para Sharpless, quien compartió el premio en 2001 por su trabajo en el desarrollo de catalizadores para reacciones de oxidación . 

CITAS

Nobelprize.org. El premio nobel de química 2022. Publicado en línea el 5 de octubre de 2022.

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Science News

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