Usando luz para controlar genes

¿Qué es la luz? “Algo muy caro” contestará cualquier persona que tenga un contrato con una distribuidora a su nombre. Pero físicamente la luz es un conjunto de partículas que se mueven por el espacio a la máxima velocidad posible en nuestro universo; la velocidad de la luz. Estas partículas, denominadas “fotones” además de moverse tan rápido, vibran con cierta frecuencia creando la denominada “dualidad onda-partícula”. Cuanta mayor es la energía que contienen estos fotones, más rápido vibrarán, y, por tanto, serán capaces de crear ondas más juntas. Esta propiedad es la llamada “longitud de onda” de la luz.

Cuando te toca la luz

Según la energía de la luz cuando impacta en nuestro cuerpo, pueden ocurrir diferentes resultados. Las longitudes de onda más largas, como las ondas extremadamente largas o las ondas de radio, simplemente nos atraviesan, pero según se van volviendo más energéticas, empiezan a poder interactuar con la materia orgánica. Las microondas, por ejemplo, son capaces de agitar las moléculas de agua de los alimentos, lo que se traduce en un calentamiento de la molécula de agua. Tras calentarse, trasmiten esta agitación las moléculas de alrededor, lo que permite cocinar la comida de una forma segura y sin necesidad de utilizar una llama. Un poco más energética es la luz infrarroja que recibimos del Sol o de las lámparas de infrarrojos y que también calienta, solo que un espectro mucho mayor de moléculas. Finalmente, nos topamos con la luz visible.

La luz visible es aquella capaz de activar nuestros conos y bastones presentes en la retina. Es decir, cuando un fotón proveniente del Sol o de una bombilla choca conta un objeto verde, este absorbe todas las longitudes de onda excepto las verdes, que rebotan en todas direcciones. Algunas de esas partículas llegan hasta nuestro ojo, atraviesan el iris, el humor vítreo y activan nuestros conos y bastones, que transforman esta información en una corriente eléctrica que nuestro cerebro traduce con el color. Por tanto, la luz puede activar estructuras biológicas para que realicen sus funciones, y es posible aprovechar dicha función.

Aprovechando la luz

Ahora bien, no todo son conos y bastones. Existen ciertas proteínas que actúan de distintas formas ante la presencia de luz. Por ejemplo, algunas proteínas monoméricas procedentes de algas, como la rhodopsina, son capaces de juntarse con otras iguales ante la presencia de ciertas longitudes de onda. Estas proteínas se unen como si se tratase de dos piezas de lego, formando los conocidos como dímeros. Esta propiedad se puede aprovechar para modificar las funciones biológicas del organismo, y controlar, mediante la luz, los genes que se expresan o los que no.

Para ello, hay que unir a estos dímeros los conocidos como factores de transcripción. Los factores de transcripción son señales que necesita la célula para que un gen se exprese. Estos factores se unen al ADN y permiten que la maquinaria encargada de “leer” y “traducir” el gen lea y traduzca. Por tanto, si se pudiesen activar estos factores de transcripción a voluntad, se podría controlar qué expresa el organismo genéticamente y qué no.

Los usos de la optogenética

Las utilidades de la optogenética son muy variadas. Por ejemplo, utilizando estas proteínas dimerizables y los factores de transcripción, se puede lograr que una planta produzca un compuesto únicamente en cierto momento, cuando se requiera. El compuesto en cuestión puede ser cualquiera, desde un medicamento, hasta partes de una vacuna, pasando por vitaminas u otros metabolitos importantes. Así, se podrían transformar ciertas plantas en verdaderas biofactorías que pudiesen cubrir una serie de necesidades.

Existen innumerables proyectos de optogenética, y no únicamente en plantas, si no que ciertos estudios experimentales tratan de curar enfermedades mediante esta técnica. Actualmente la tecnología se encuentra lejos de poder ser utilizada de forma rutinaria, pero su uso podría ser clave para tratar enfermedades oculares como la retinitis pigmentosa. Se ha avanzado muchísimo desde el descubrimiento de la Rhodopsina y sus propiedades en 2003, pero todavía se trata de una rama de la ciencia que ha de madurar.

QUE NO TE LA CUELEN

• Las ondas del 5g no son capaces de atravesar los primeros 2 o 3 centímetros y no afectan de ninguna forma a las moléculas biológicas del organismo porque físicamente no tienen esa capacidad. El desconocimiento de la física por la población general puede ser aprovechada por algunos para generar miedo infundado.

Referencias (MLA)

• Husson, Steven J., et al. “Microbial Light-Activatable Proton Pumps as Neuronal Inhibitors to Functionally Dissect Neuronal Networks in C. Elegans.” PLoS ONE, vol. 7, no. 7, 2012, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0040937.