Nirenberg, Ochoa y el código genético

Hace unos días, recibí un emotivo mensaje de Myrna Weissman, viuda del Premio Nobel Marshall Nirenberg, fallecido el 15 de enero. Nirenberg descifró el código genético, que es universal. Además de ser un gran científico, Nirenberg era una persona encantadora, a la que nuevamente habíamos invitado con su esposa a participar en los jurados de los Premios Rey Jaime I.

Escuché la comunicación oral de Nirenberg en Moscú en el 61, porque creí que iba a hablar sobre la degradación de proteínas. Su conferencia atrajo muy poco interés y escaso público, pero Francis Crick se dio cuenta de la importancia del descubrimiento de Nirenberg y organizó una reunión donde insistió en su importancia.

Si el desciframiento de la piedra Rosetta fue decisivo para entender los jeroglíficos del antiguo Egipto, en Biología Molecular el código genético supuso un acontecimiento similar. Descifrar el código genético era necesario para conocer cómo las células son capaces de traducir un lenguaje de ácidos nucleicos a proteínas; y resultó ser tan apasionante como el de la Egiptología, con la diferencia de que en vez de durar 23 años, se terminó en 5.

La competitividad entre los laboratorios implicados en la tarea fue, posiblemente, uno de los factores que permitieron culminar la investigación en tiempo récord. Robert G. Martín, un investigador reconocido, cuenta, en «NIH: An account of Research in its Laboratories and Clinics», que Nirenberg había conocido a Gordon Tomkins, un personaje extraordinario, que dudó entre estudiar medicina o música, capaz de hablar de fisicoquímica, tecnología, tenis o jazz y contagiar con su entusiasmo a todas las personas que trabajaban con él. Gordon empleó a Nirenberg y le dio un pequeño laboratorio para trabajar en síntesis de proteínas. Entonces era muy difícil estudiar un sistema en que las células no permanecieran intactas, es decir, con extractos, y Marshall decidió empezar con la posible degradación de la penicilina.

El dogma central, postulado por Francis Crick, es que el ADN se copia en un RNA mensajero vía trascripción y que el RNA mensajero dirige la síntesis de proteínas, pero este proceso todavía no se había formulado, o al menos Nirenberg nunca había oído de ello y creía que el ADN era el código genético directo para la síntesis de proteínas. El trabajo de George Palade y Paul Zamecnik indicaba que la síntesis de proteínas ocurría en los microsomas. También se había descubierto que una molécula de RNA de pequeño tamaño, el tRNA, estaba implicada en la síntesis de proteínas.
El experimento con la penicilina no funcionó, pero mientras tanto un trabajo demostró en extractos de la bacteria Escherichia coli que la síntesis de proteínas dependía del ADN, por lo tanto Marshall empezó a trabajar con el sistema E.coli. Por entonces, una investigadora, Audrey Stevens, había aislado un enzima que sintetizaba RNA de los precursores ATP, UTP, GTP y CTP, y este enzima necesitaba un templete de ADN y el RNA producto era una copia exacta del ADN usado. Desgraciadamente, una mujer becaria postdoctoral, no tenía muchas posibilidades en la gran competición que se avecinaba: aunque Marshall sabía de los experimentos de Stevens, generalmente se olvida su papel como una de los investigadores que descubrieron el papel de la polimerasa.

Nirenberg necesitaba RNA y fue al laboratorio de Fraenkel Conrat, en Berkeley, para pedirle ayuda. Probaron 2 polímeros de RNA que contenían sólo una de las 4 posibles bases, el primero con poly (A), no funcionó, (más tarde Severo Ochoa demostró que sí funcionaba, pero debido a un aspecto técnico le falló a Nirenberg), pero el poly (U) funcionó al primer intento. La síntesis de la proteína traducía UUU en el aminoácido fenilalanina. Naturalmente, se necesitaban polinucleótidos de distintas clases para ver qué aminoácido codificaban y Nirenberg necesitaba ayuda. Fue a ver a Maxine Singer y le pidió que colaborase en su proyecto, lo que ella aceptó pero sin querer ser parte directa del proyecto. Leon Heppel trató de convencerla para que firmara, pero Maxine se negó. Entonces Heppel le dijo a Maxine «ahí se va tu Premio Nobel».

Robert Martin cuenta que fue a visitar el laboratorio de Heppel en el otoño del 61 y que se encontró únicamente a Nirenberg en una mesa muy deprimido y molesto, acababa de venir de una reunión en la Academia de las Ciencias de Nueva York. Ochoa acababa de confirmar el trabajo de Marshall y presentar sus propios experimentos utilizando varios polinucleótidos. ¡Pensaban en como podrían Nirenberg y Heinrich competir con un laboratorio que tenía cerca de 20 científicos!. Marshall necesitaba ayuda. Don Severo nunca tuvo un gran número de colaboradores, de hecho, dudo que en ese momento tuviese más de media docena.

Martin intentó animarlo y prometió ayudarle durante unos cuantos meses. Y añade: «Aunque Ochoa fue por delante en la primera publicación con una mezcla de polinucleótidos, nosotros, en diciembre del 61 fuimos capaces de llegar a un número respetable de códigos».

«Tanto Stetten como Tomkins ayudaron a Marshall con más espacio y postdoctorales, la carrera para sintetizar polinucleótidos de secuencias definidas estaba en marcha. Es difícil recrear la atmósfera competitiva de este tiempo. En los Institutos Nacionales de la Salud, estábamos enormemente enfadados con Ochoa y sus colaboradores por entrometerse en el descubrimiento de Marshall y Heinrich, pero desde luego ellos estaban trabajando en síntesis de proteínas en aquellos momentos. Peter Lengyel, encargado del tema en el laboratorio de Ochoa, nos confirmó que ellos habían planeado esos experimentos antes de oír del trabajo de Marshall. Estoy seguro que decía la verdad. No obstante, Marshall Nirenberg fue el primero en descifrar el código y su reconocimiento con el Premio Nobel fue más que justificado.»

El siguiente descubrimiento importante lo hizo Leder hasta que se completaron los 64 posibles tripletes y todo eso se solucionó en unos cuantos años. En realidad, estamos en la cuarentena desde que se inició. Es importante destacar, en palabras de Ochoa, su participación en el código genético: «En 1954 me pareció que era el momento para volver a la fosforilación oxidativa. Pensé que debería buscar enzimas capaces de transformar ADP en ATP y seguir tal reacción midiendo la incorporación de radiofosfato en ATP. También pensé en extractos de Azobacter vinelandii, el cual, oxidiza carbohidratos y otros componentes muy activamente. Habían llegado dos estudiantes postdoctorales al laboratorio, Ernie Rose, de Chicago y Marianne Grunberg-Manago desde Paris. Expliqué los proyectos y les dejé elegir. Marianne seleccionó la fosforilación oxidativa. Los extractos de Azobacter eran muy activos. Mientras tanto se comercializó ATP cristalino, pero no reaccionaba. El ATP amorfo estaba contaminado con ADP y el 32P estaba siendo incorporado al ADP, no al ATP. El enzima promovió la incorporación del 32P, no sólo en ADP sino también en otros nucleósidos difosfato como IDP, UDP, CDP y GDP. El enzima catalizó la liberación de fosfato desde nucleósido difosfatos. Parecía una hidrólisis de ADP a AMP y fosfato reversible. Vimos que lo que se había formado no era AMP sino un largo polímero compuesto de residuos de AMP; un ácido RNA-poliadenilico o poli(A). La reacción catalizada por el nuevo enzima es:

n XDP (XMP)n + n Pi

donde X es un nucleótido base (adenina, uracil, etc), se llamó polinucleótido fosforilasa porque en una dirección (derecha a izquierda) partía polinucleótidos por fosforólisis. Habíamos logrado la primera síntesis de un ácido nucléico; el primer informe sobre la polinucleótido fosforilasa fue publicado en el verano de 1955 como una Carta a los Editores de Journal of the American Chemical Society (16) a pesar de que la crítica del referee fue muy adversa.»
Nadie regaló nada a Ochoa, en realidad él tuvo que luchar, especialmente después de su Premio Nobel, contra un lobby de científicos como indica el relato.

Santiago Grisolía