Louise N. johnson la mujer trabajadora de los cristales

Hablando de mujeres en ciencia y en el año internacional de la cristalografía no podríamos olvidar a Lousie N. Johnson, una pionera de la cristalografía con una trayectoria extraordinaria, que ayudó a revelar los secretos más íntimos de muchas proteínas. Una entusiasta de la biología estructural que mostró junto a David C. Phillips y otros como operan las enzimas en detalle.

Como mujer, tuvo la suerte de ir a un colegio femenino, ya que enseñaba a las chicas y las motivaba a estudiar carreras de ciencias, algo no muy normal en los 50, ni en Reino Unido. Estudió física, una carrera donde casi todo eran hombres y quedó fascinada por la resolución de proteínas por cristalografía de rayos x. Pudo hacer su doctorado en la Royal Institution con David Philips como mentor y formó parte del equipo que obtuvo por primera vez la estructura de la Lisozima, la enzima de las lágrimas que deshace bacterias. Un hito que nos llevó a comprender por primera vez cómo actuaba una enzima y sus rudientos químicos. En este caso la molécula que deshace la integridad y el recubrimiento de las bacterias, rompiendo moléculas de N-acetil-glucosamina.

Louise Johnson con Ian Clifton delante de una estación gráfica Evans & Sutherland PS300 en el Rex Richards Building, Oxford. Imagen cortesía de Janos Hajdu

Louise Johnson with Ian Clifton in front of the Evans & Sutherland PS300 graphics station in the Rex Richards Building, Oxford. Image courtesy of Janos Hajdu

En esta parte, ella resolvió la estructura del sustrato solo, de la enzima junto al sustrato y unida a análogos por medio de una nueva técnica denoinada de diferencia de mapas. Esta técnica comparativa permitía no recalcular la estructura principal unida a uno u otro sustrato cada vez, y simplificaba la forma de ver los cambios conformacionales que se producen. De hecho, el mismo David Phillps la extendió para estudiar el mecanismo detallado de catálisis. Así, apareció esa visión que tenemos de la enzima-sustrato como modelo de llave-cerradura y los métodos para identificar sustratos, inhibidores y por tanto nuevos posibles medicamentos, todo un adelanto propiciado por muchos talentos.

Tras doctorase fue a Yale a hacer un año postdoctoral con el profesor F.M. Richards donde formó parte del equipo que resolvió la ribonucleasa S otra enzima, la cuarta en serlo. Cuando volvió en el 67 fue contratada en el Laboratorio de Biofísica molecular LMB de la universidad de Oxford donde enseño y siguió investigando la lisozima, mecanismos y demás.

Ya en 1972 recibió unos cristales de una enzima llamada glucógeno fosforilasa. Una proteína fundamental, encargada de movilizar nuestras reservas de azúcar almacenadas en forma de glucógeno, cómo cuando hacemos ejercicio intenso o estamos mucho tiempo sin comer. Comenzó así, una epopeya para conseguir su estructura y los extraordinarios secretos que guardaba. Una enzima realmente compleja, ocho veces más grande que la lisozoma, activable en función del estado energético celular y hormonal. Controlada por fosforilación (una modificación química) y sometida a control de varias sustancias celulares que actúan en un sitio diferente al centro activo (control alostérico). Llevó mucho tiempo su resolución y la de sus diferentes formas, inactiva normal, activada por fosforilación, activada por AMP, inactivada por oros efectores alostéricos, etc. Mucho esfuerzo para ver los cambios estructurales que configuran la acción de este precioso enzima. Primero en su forma muscular y luego en su isoforma hepática. Un claro triunfo del reducionismo y los métodos de la biología estructural. El grupo que lideraba en el LMB fue pionero, también, en la utilización de la luz de rayos-x del sincrotron.

Estructura de la glucogeno fosforilasa de hígado . La glucógeno fosforilasa utiliza como cofactor para romper los enlaces 1-4 glucosidicos del glucógeno el piridoxal fosfato. La actividad de la fosforilasa se controla alostéricamente y mediante modificación covalente. El AMP activa la fosforilasa mientras que el ATP, el ADP y la glucosa-6-fosfato la inhiben. La enzima se presenta como homodímero. Los dímeros se asocian en un tetrámero para formar la enzima activa.

Estructura de la glucogeno fosforilasa de hígado . La glucógeno fosforilasa utiliza como cofactor para romper los enlaces 1-4 glucosidicos del glucógeno el piridoxal fosfato. La actividad de la fosforilasa se controla alostéricamente y mediante modificación covalente. El AMP activa la fosforilasa mientras que el ATP, el ADP y la glucosa-6-fosfato la inhiben. La enzima se presenta como homodímero. Los dímeros se asocian en un tetrámero para formar la enzima activa.

A ésta gran enzima le siguieron otras muchas como las ciclinas y los complejos que forman, tan importantes en el control del ciclo celular, tiene unas 100 entradas de estructuras en el Protein data Bank. En 1990 ocupo la cátedra de David Phillps en el LMB y ya en 2003 compatibilizó este cargo con la dirección del área de biología del Diamond light source. No solo lideró la biología estructural sino que instruyó a toda una nueva generación de cristalógrafos que ahora siguen sus pasos y recuerdan su capacidad para dirigir y ver a largo plazo con la paciencia que requiere el trabajo científico, lleno de fracasos y posibles éxitos.

Finalmente murió el 25 Septiembre de 2012 dejando tras de sí un esplendido legado humano y científico. Vivan los colegios que alientan a sus alumnas a seguir carreras científicas.

Esta entrada participa en el IV Festival de la Cristalografía que organiza este blogFlagellum

Esta entrada participa en la XXIX Edición del Carnaval de Biología cuyo blog anfitrión es ::ZTFNews y en el XXXIII Carnaval de Química: Edición Arsénico cuyo blog anfitrión es La Química en el siglo XXI

REFERENCIAS

Louise Johnson remembered

Louise Johnson (1940-2012). Biophysicist who helped to establish the field of structural biology.

Louise N. Johnson and David Barford (1990): Glycogen Phosphorylase. Journal of Biological Chemistry 265, pp. 2409-2412.

The difference Fourier technique in protein crystallography: errors and their treatment. R. Henderson and J. K. Moffat. Acta Cryst. (1971). B27, 1414-1420 [ doi:10.1107/S0567740871004060 ]

Dame Louise Napier Johnson (1940-2012). K. S. Wilson and D. I. Stuart. J. Synchrotron Rad. (2012). 19, 1061-1063. [ doi:10.1107/S0909049512043129 ]

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3 comentarios en “Louise N. johnson la mujer trabajadora de los cristales

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