Frederick Sanger |
LA
ESTRUCTURA DE LA INSULINA
El siguiente hito en la historia de la insulina fué la dilucidación de su estructura, proeza realizada en 1954 por Frederick Sanger y sus colaboradores de la Universidad de Cambridge. Sanger estaba interesado por la estructura de las proteínas, eligiendo la insulina por ser una de las pocas que podía ser conseguida en estado razonablemente puro, por conocerse ya su composición química y peso molecular y porque la actividad de la misma debía estar ligada a algún componente estructural. La insulina es una molécula muy pequeña: sólo contiene 254 átomos de carbono, 337 de hidrógeno, 65 de nitrógeno, 75 de oxígeno y 6 de azufre. Ademas, desde los trabajos de Fisher se sabía que de los 24 aminoácidos posibles, 17 están presentes en la insulina. |
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| El
trabajo realizado por Sanger consistió en dilucidar no solo la
estructura total de la molécula de insulina, sino también
el orden en el que se alinéan las distintas subunidades de aminoácidos.
Esta secuencia es crucial: un solo cambio en la posición de un
aminoacido dentro de la molécula puede hacer cambiar la funcionalidad
de la proteína.
Para conseguir esto, Sanger utilizó el método tradicional empleado por los químicos para estudiar las grandes moléculas: romperlas en fragmentos y colocarlas nuevamente juntas como las piezas de un rompecabezas. La rotura completa de la molécula sirve para identificar los aminoácidos, pero no dice nada acerca de como están ordenados. |
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| Sanger
utilizó tres herramientas para conseguir armar el rompecabezas:
la utilización de un marcador especial que se une a los grupos
NH2 libres, la hidrólisis fraccionada y la cromatografía
en capa fina. El marcador empleado por Sanger fué el DNP (dinitrofenol)
que se une al NH2 terminal y resiste la hidrólisis. De esta manera,
fraccionando la molécula de insulina en diferentes peptidos,
marcando estos con DNP y produciendo la hidrólisis fraccionado
y total de estos péptidos para identificar los aminoácidos
En
primer lugar, Sanger consiguió fraccionar la molécula de
insulina en sus dos cadenas. Para ello, aprovechó el hecho de que
los puentes disulfuro entre las mismas se pueden romper selectivamente
por oxidación con acido perfórmico.
Sanger se concentró inicialmente sobre la cadena de glicocola. Sometiendo la cadena a hidrólisis parcial, marcando los fragmentos peptídicos con DNP, separando los mismos y analizándolos en busca de secuencias iguales en los diferentes fragmentos, Sanger y sus ayudantes demostraron que la secuencia inicial de la cadena de glicocola era:
Procediendo de esta manera, Sanger llegó a conocer la secuencia completa de la cadena de glicocola.La cadena de fenilalanina, con 30 aminoácidos era, con gran diferencia, el polipéptido más complejo cuyo análisis se había intentado jamás. Sanger abordó el problema empleando la misma técnica que la utilizada para la cadena de glicocola, pero además, empleó enzimas proteolíticas que cortan los polipéptidos de forma selectiva. En un año de trabajo, Sanger consiguió indentificar y situar los aminoácidos de la cadena de fenilalanina. Tampoco fue fácil averiguar como se situaban los puentes disulfuro entre las dos cadenas. Sin embargo, Sanger y sus colaboradores encontraron la forma de hidrolizar las cadenas manteniendo intactos estos puentes. El análisis de los aminoácidos unidos los puentes permitió, en último término llegar a la estructura de la insulina. Por esta magnífica proeza, Sanger recibió el premio Nobel de medicina en 1955 Se necesitaron 12 años más para descubrir que la insulina se excreta y se almacena como proinsulina, inactiva, que se escinde a insulina activa con sus cadenas y a un resto llamado péptido C y hasta la década de los 70 no se conoció con exactitud su estructura tridimensional. |
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