La hélice que tuvo un resfriado

La historia que contó Pauling sobre el descubrimiento de la hélice alfa presente en muchas las proteínas, es uno de esos ‘Science Moments’ que merecen ser recordados. Una de esas historias potentes y concisas, que son un ejemplo, del momento Eureka del descubrimiento científico. Solo accesibles a una mente que tiene los datos y la capacidad de comprender. La historia es como sigue.

Linus Pauling, estando como profesor visitante en Oxford en 1948 cogió un resfriado, a los que era muy habitual antes de empezar a ingerir mucha vitamina C. Al aburrirse mucho, decidió jugar a papiroflexia y ver como se podía plegar una cadena de muchos aminoácidos. Dibujó la cadena de aminoácidos con las proporciones y restricciones conocidas. Una de ellas es que la unión entre aminoácidos o enlace peptídico formaban planos y estos planos eran como eslabones en una cadena, no se doblan pero pueden rotar entre ellos. Además, estuvo buscado una manera en la se pudiesen formar enlaces de hidrógeno entre grupos amino y grupos ácido de diferentes planos o eslabones de manera que dieran una estructura helicoidal estable en tres dimensiones.

De esta forma, halló dos estupendas estructuras posibles, la helice 3.7 y la hélice 5.1 y que podían coincidir con los patrones de rayos x vistos en las fibras de proteína estudiadas por Astbury. Con estos mimbres, poco después o al mismo tiempo, según Max Perutz, Pauling visitó a Kendrew y a él en MRC de Cambridge. En aquella visita,  le enseñaron los patrones de difracción de la hemoglobina y mioglobina, que también podían estar de acuerdo con una estructura helicoidal repetitiva. Según Perutz Pauling no hizo ningún comentario al respecto, quizá por no despertar sospechas sobre su hallazgo presente o futuro. Lo que sí es un hecho es que lopresentaría un año después en Pasadena y que luego, al conocer la estructura, confirmaría experimentalmente el propio Perutz.

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La Bella estructura de la alfa hélice, motivo presente en muchas proteínas. Los aminoácidos se disponen formando enlaces peptídicos que forman planos. Estos planos se disponen paralelos al eje de la hélice y la estructura se estabiliza mediante enlaces de hidrogeno entre los grupos imino (NH) y los grupos carboxilo (C=0) cada cuatro residuos. El paso de tuerca es cada 5.4 amstrong y en numero de aminoacidos por vuelta es 3.6 no un número entero.

La historia así cerrada es cautivadora y atrayente, pero, tiene una rival alternativa. En ese mismo año 1948, Heman Branson un físico profesor en la Howard University, fue invitado por Pauling debido a los progresos que Pauling vió en inglaterra sobre patrones de difracción en proteínas. Branson decidió pasar un año sabático con Paulling en Caltech. Según Donald Caspar y otras fuentes, Paulling le dio la tarea de restringir las posibilidades matemáticas de las formas en las que se podía plegar una cadena polipeptídica. Todo ello, de forma que se estabilizase mediante enlaces de hidrógeno y cumpliera ciertas condiciones experimentales.

En esta versión, Branson, apareció con dos modelos helicoidales uno con 3.7 residuos por vuelta y otro con 5.1. Esto es supuestamente, pues no hay constancia directa, salvo un documento, una carta. Pero parece que a Corey o a Paulling no le parecieron muy probables en ese momento. Por lo que le mandaron a estudiar una posible estructura con una hélice más ancha. Branson no pudo o no supo obtener un modelo satisfactorio con estas restricciones y ahí quedó la cosa.

Las estructuras para las hélices alfa estilizadas en el famoso artículo de 1951, de Pauling, Corey, Branson. Notar que la primera es levógina y la segunda dextrógira.

Pauling aparcó los resultados a la espera de alguna confirmación experimental nueva. Por lo visto, el modelo de alfa hélice de 3.7 residuos por vuelta ‘propuesto’ por Branson debería de dar una repetición o pico en rayos -x en torno a los 5.4 pm y experimentalmente a Astbury el pico salía a 5.1 pm, pero esto es por otra cosa. Por ese tiempo sus competidores en cambridge presentaron una serie de estructuras helicoidales fallidas con un número entero de aminoácidos por vuelta. A Pauling, no le gustó lo cerca que podría estar Perutz de la solución y dio a conocer estas dos estructuras a la comunidad científica. Luego publicó estos y otros resultados en PNAS en una serie de artículos de lo más rompedor.

Dondald Caspar en una conferencia muestra una carta de Paulling a Branson fechada el 6 de octubre de 1950. En ella le manda el previo del manuscrito que va a mandar a PNAS, diciencdo que el Dr. Weinbaund, otro colaborador de Pauling, ha realizado una gran cantidad de trabajo basándose en las notas de Branson y que la discusión sobre las configuraciones de las espirales está en buena forma.


 Ya a punto de jubilarse en 1984 Branson escribió a los biografos de Paulling Victor y Mildred Goertzel, diciendo que su contribución había sido mayor que la que le habían atribuido. “Llevé mi trabajo a Pauling, quien me dijo que pensaba que ellos [las hélices alfa y gamma propuestas] estaban demasiado apretados, que pensaba que una molécula de proteína debería tener un radio mucho más grande para que las moléculas de agua pudieran entrar y causar la Proteínas para hincharse”, “Regresé y trabajé sin éxito para encontrar tal estructura”.

Cuando recibió la nota de Pauling y el borrador del manuscrito, Branson escribió: “Interpreté que esta carta establece que el alfa y la gamma en mi artículo eran correctos y que el trabajo posterior realizado fue la limpieza o la verificación. Las diferencias fueron nulas”. Agregó en su carta a los Goertzels que le “molestó” la atención posterior prodigada a Pauling y Corey. En una entrevista justo antes de su muerte en 1995, Branson agregó que pensaba que Corey no tenía nada que ver con el descubrimiento de las hélices.  

Linus Pauling murió en 1994 y Herman Branson en 1995 casi un año después. Es innegable la contribución de Linus Pauling a la comprensión de la estructura de las proteínas y en otras muchas áreas de la química y su genio para los temas de estudio, pero quizá, algún colaborador tuviera alguna importancia más de la que se contó. Quizás, quizás, quizás.

Recorta o imprime sobre papel transparente y forma un cilindro de manera que los grupos hidroxilo C=0 (rojo) coincida con los grupos imino N-H (morado) a la distancia de un enlace de hidrógeno como en la figura inferior
Recorta o imprime sobre papel transparente y forma un cilindro de manera que los grupos hidroxilo C=0 (rojo) coincida con los grupos imino N-H (morado) a la distancia de un enlace de hidrógeno como en la figura inferior

NOTA: Esta entrada participa en la LXX edición del Carnaval de Química, alojada en el blog El Diario del Astronomo de @diarioastrónomo

REFERENCIAS

Herman Branson

Letter from Herman Branson to Linus Pauling. October 10, 1950.

Conferencia Donald Caspar

The Crystal Structure of Diketopiperazine.
Robert B. CoreyJ. Am. Chem. Soc., 193860 (7), pp 1598–1604


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