David Julius y Ardem Patapoutian han recibido en 2021 el Premio Nobel de Medicina por sus aportaciones al conocimiento de cómo nuestro sistema nervioso nota el calor o la presión en, por ejemplo, nuestras manos.

La capacidad para sentir y adaptarse al ambiente es esencial para la vida. La percepción de la temperatura y el tacto son aspectos muy importantes evolutivamente, puesto que son parte de la manera de relacionarnos con nuestro entorno y tienen un papel importante en, por ejemplo, la conservación. No hay más que pensar en cómo retiramos instintivamente nuestra mano al tocar algo muy caliente. El hecho de tener receptores que reciban ese calor es esencial para evitar quemaduras graves, por ejemplo.

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Pero nuestro organismo es muy complejo y no solo notamos cosas muy “extremas”. Nuestro cuerpo es capaz de notar pequeñas variaciones de temperatura o la diferencia entre una superficie lisa y otra rugosa. Hasta que estos científicos no realizaron sus investigaciones no conocíamos plenamente como nuestro sistema nervioso es capaz de notar estas sensaciones.

Descubrimiento del receptor termosensitivo TRPV1

Este descubrimiento es lo que ha valido a David Julius el galardón de este año. David Julius es un bioquímico estadounidense profesor de la Universidad de California en San Francisco.

David Julius empezó a trabajar en los años 90 con un compuesto llamado capsaicina. Se trata del componente químico que produce la sensación de ardor cuando comemos un pimiento picante, un chile. Ya se conocía entonces que la capsaicina activaba las células nerviosas que provocan la sensación de dolor. Sin embargo, aún se desconocía cómo lo hacía. Lo que logró Julius junto con su equipo fue identificar un receptor, llamado actualmente TRPV1, que era el que reaccionaba a la capsaicina. La manera de identificar este receptor fue bastante trabajosa. El equipo de investigación creó una biblioteca de millones de fragmentos de ADN que provenía de los genes que se expresan en las neuronas sensoriales que reaccionan al dolor, el calor y el tacto. La hipótesis de Julius era que alguno de los fragmentos incluidos en esa biblioteca genética llevaría la información para una proteína que reaccionara a la capsaicina. La manera de encontrar el gen fue expresar en células que no reaccionan a la capsaicina los genes de manera individual, hasta que encontraron uno que al introducirlo en las células hacía que estas sí reaccionaran al compuesto químico del chile. Una vez identificado el gen, procedieron a caracterizarlo y determinaron que codificaba para una proteína de canal iónico (un canal iónico es como un “agujero” en una membrana de la célula que permite pasar iones de un lado a otro de la membrana). En ciencia nunca se acaban las preguntas ni el trabajo, así que una respuesta lleva a otra pregunta. Habían identificado un nuevo receptor que respondía a la capsaicina, pero querían saber cómo funcionaba este receptor. Así que probaron su capacidad para responder al calor y se dieron cuenta de que era realmente un sensor de calor que se activa a temperaturas percibidas como dolorosas.

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Tomado de https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2021/advanced-information/

A partir de este receptor se abrió un camino nuevo para estudiar otros receptores termosensoriales. De hecho, posteriormente, tanto Julius como Patapoutian identificaron otro receptor, llamado TRPM8, que se activa con el frío. Ambos utilizaron el mentol como componente químico para estudiar este receptor. Sobre la base de esta comprensión de cómo diferencias de temperaturas pueden generar señales eléctricas que se transmiten por el sistema nervioso, se han identificado nuevos receptores que reaccionan a diferentes temperaturas.

Descubrimiento del receptor mecanosensible PIEZO2

Ardem Patapoutian es un biólogo estadounidense de origen libanés que forma parte de The Scripps Research, un centro de investigación sin ánimo de lucro especializado en ciencias biomédicas en California. Su principal aportación fue el descubrimiento de un tipo de receptor que se activa en respuesta a un estímulo mecánico, es decir, por contacto. Cuando empezó a trabajar en este campo, ya se sabía que había bacterias que contaban con sensores mecánicos, pero no estaba claro cómo los receptores podían convertir los impulsos mecánicos en la información del tacto que llega a nuestro cerebro. Patapoutian y su equipo identificaron una línea celular mecanosensible, es decir, que reaccionaba a los estímulos mecánicos. En esa línea celular realizaron un screening de genes que los llevó a identificar 72 genes candidatos que codificaban para posibles receptores. El siguiente paso fue ir inactivando estos 72 genes uno a uno con el fin de determinar cuál o cuáles eran los responsables de que las células reaccionaran a estímulos mecánicos. Imagino que ahora se entiende porque se dice que “la paciencia es la madre de la ciencia” … Finalmente identificaron dos nuevos receptores, PIEZO1 y PIEZO2, que eran una nueva clase de receptores no conocidos hasta la fecha y que eran, como en el caso del receptor identificado por el equipo de Julius, canales iónicos. Además, el quipo de investigadores fue capaz de demostrar que PIEZ02 es el principal transductor de señales mecánicas en los nervios somáticos y que es necesario para la percepción del tacto y también para la propiocepción. En trabajos posteriores determinaron que PIEZO2, está implicado en muchos procesos, incluyendo la micción, la respiración o la regulación de la presión arterial.

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Tomado de https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2021/advanced-information/