Como ya adelantamos hace un par de números (N14), la biología estructural es considerada una rama de la biología molecular, la bioquímica y la biofísica que nos da información sobre la organización tridimensional de las moléculas y su función. Las investigaciones en este campo generan conocimientos sobre los mecanismos moleculares y sus aplicaciones, que redundan en mejoras significativas de la calidad de vida ya sea en el ámbito biomédico o en el biotecnológico. Se trata de una disciplina joven y, aunque desde mediados del siglo XX ya estaba bien establecida, aún sigue siendo una gran desconocida a pesar de la infinidad de descubrimientos que se han valido de ella y que van desde la estructura de la doble hélice de DNA a la síntesis de proteínas, entre otros.

El conocimiento sobre la estructura de las proteínas ha aportado una nueva perspectiva de la que se ha beneficiado la bioquímica, pero también otras ramas de la biología como son la ya citada biotecnología, junto a la bioinformática y la biología sintética. Ha permitido «ver» y estudiar la vida a nivel molecular. La profundización en esta perspectiva ha actuado como un motor de progreso sirviendo como generador de nuevas ideas, herramientas e industrias. Entre sus resultados está el desarrollo de nuevos materiales “biomiméticos”, aportaciones en el ámbito de las energías renovables o a la optimización de procesos biotecnológicos asociados a la producción de alimentos, medicamentos y productos químicos. Pues bien, en el corazón de estos avances y desarrollos se encuentra una base de datos de información estructural a nivel atómico llamada el Protein Data Bank, más conocida como PDB.

La información resultante de la determinación de la estructura tridimensional de una proteína es amplísima y, por ello, debe organizarse y almacenarse adecuadamente. De esta necesidad y con el objeto de facilitar el intercambio de dicha información y su sistematización nació el PDB. Hasta su creación en octubre de 1971, la información estructural de las proteínas conocidas sólo se había compartido entre unos pocos laboratorios mediante el uso de tarjetas perforadas, el único recurso informático de que se disponía hasta entonces. En aquel entonces la relación de proteínas de las que se conocía su estructura era de 7, y el acceso a las mismas estaba restringido. Un dato curioso es que, debido a su origen obtuvo su nombre, pero el PDB no sólo integra información estructural de proteínas sino que también lo hace de otras macromoléculas como ácidos nucleicos.

Durante la primera década de su existencia, el PDB creció lentamente y los esfuerzos se centraron en capturar el interés y la colaboración de la comunidad científica para aumentar sus depósitos de datos. En enero de 1976 contenía 23 estructuras, resultado de las aportaciones de 31 laboratorios. En la década de los 80s, gracias en gran medida a los avances técnicos que facilitaron la caracterización estructural de muchas nuevas proteínas, el número de estructuras depositadas creció enormemente. Esto coincidió con un movimiento en el seno de la comunidad científica que promovía la obligatoriedad de compartir este tipo de información en el PDB. Los resultados no tardaron en hacerse notar y a finales de los 90s, se alcanzaron las 10.000 estructuras depositadas y muchas revistas especializadas incluyen como requisito necesario previo a la publicación, la incorporación de la información en el PDB. En 2003, el Worldwide PDB (wwPDB) formalizó la colaboración internacional convirtiendo el PDB en la única base de datos de biología estructural a escala global. 

En la actualidad el PDB contiene más de 215.000 entradas relacionadas con la resolución experimental de estructuras macromoleculares, la mayoría asociada a la cristalografía de rayos X. Más recientemente, esta base de datos ha incorporado entradas asociadas a información estructural obtenida por medios computacionales. En este sentido, hay que destacar el éxito que ha tenido AlphaFold, un algoritmo de inteligencia artificial capaz de determinar las coordenadas atómicas de las proteínas con un elevado poder predictivo y de precisión. Tanto es así, que las entradas en el PDB empleando metodologías basadas en estos procedimientos (metodologías in silico) superan en estos momentos el millón de estructuras.  

La conclusión es, pues, que en cuestión de unas pocas décadas el PDB se ha convertido en una fuente de información crítica para investigadores en ámbitos que van desde la bioquímica a la genética, pasando por la biología celular y la biología molecular, entre otros.

El éxito de este recurso en constante crecimiento es consecuencia directa del valor de las aportaciones de la biología estructural como herramienta para el entendimiento de las bases moleculares y los mecanismos de la biología y la medicina. Entre sus virtudes más destacadas encontramos, por una parte, su capacidad integradora y de sistematización de la información y, por otra, en el carácter de acceso libre de la misma. El gran desarrollo del PDB es en sí mismo un indicador de la revolución que su creación supuso y de la gran acogida que ha tenido. Ambos, el conocimiento que aglutina y el acceso abierto al mismo, suponen un enorme capital para toda la comunidad científica. 

La descripción a nivel atómico de las estructuras proteicas pone a nuestro alcance la comprensión de los procesos en los que estas se ven implicados y, por tanto, las disfunciones asociadas a desajustes en los mismos, de manera que nos sitúa en condiciones de aportar soluciones a los problemas asociados. Su valor es incalculable en el estudio de las patologías moleculares y el diseño de fármacos más eficientes y específicos. Y por poner otros ejemplos, muchos de los descubrimientos en relacionados con la señalización celular, la regulación transcripcional y la inmunología se realizaron gracias a la información estructural disponible en el PDB. Un caso reciente y que nos afectó a todos tiene que ver con la búsqueda de nuevas vías terapéuticas y tratamientos contra la COVID19, en ella el PDB, una vez más, jugó un papel esencial.

Autora: Cristina Yunta Yanes