Un estudiante de cuarto año de bioinformática, presentó junto con un grupo de prestigiosos investigadores, un software para ayudar a dilucidar el papel de la frustración local en la función y dinámica de las proteínas. En esta nota, nos cuenta de qué se trata el paquete R, que amplía la capacidad de análisis y funcionalidades de un servidor web que está en línea desde 2012.

Con tan solo 22 años, Atilio Rausch ya tiene en claro que quiere ser investigador científico. Oriundo de Colón, ingresó a la Facultad de Ingeniería en 2016, donde actualmente cursa el cuarto año de la Licenciatura en Bioinformática y se desempeña como docente auxiliar alumno de la asignatura Genética de la misma carrera.

En junio de este año ganó un premio por un póster presentado en el Simposio del Consejo Estudiantil (SCS) de la Sociedad Internacional para Biología Computacional (ISCB, por sus siglas en inglés) en el cual expuso el propósito de FrustratometeR, un conjunto de herramientas desarrolladas y agrupadas en un paquete R que calcula la frustración local en proteína. “Como estudiante de cuarto año era importante participar porque te enfrentas a problemas reales y al miedo de no estar preparado o no tener las herramientas necesarias. A su vez, era mi primera participación en un congreso y tener que presentar en inglés, que no es mi fuerte, fue todo un desafío. La verdad, es una linda experiencia y se aprende un montón”. Además, quiere seguir presentando este trabajo en otros congresos y publicarlo como paper en una revista científica de proyección internacional. Después de eso, Atilio planea hacer la tesina de grado, “que seguramente arrancaré el año que viene”, aspirar a un doctorado y seguir como investigador.

Sobre el FrustratometeR

Desde 2012 existe un servidor web que calcula la frustración para una proteína sola. En este marco, el desarrollo propuesto por Atilio, junto con los investigadores Gonzalo Parra, María Freiberger, Leandro Radusky y Diego Ferreiro, amplía la capacidad de análisis y funcionalidades de dicho servidor. El software contiene un conjunto de herramientas que cualquier investigador o programador puede instalar en su computadora y usar. “El paquete en lenguaje R, principalmente empleado para análisis estadísticos, automatiza el uso de este programa alojado en el servidor y nos permite hacer análisis a gran escala y a su vez, nos permite agregar nuevas funcionalidades” explica Rausch.

Lo novedoso del desarrollo es que el paquete agrega dos nuevas funcionalidades: por un lado, el análisis de dinámicas moleculares; es decir, una simulación de cómo se mueve a lo largo del tiempo una proteína en un determinado ambiente. “Esto nos permite obtener un número x de representaciones de ese proceso y calcular la frustración para cada una de ellas a lo largo de la dinámica, brindando información de cómo varía el plegado de una proteína a lo largo de todo ese tiempo”.

Por otro lado, también permite el análisis del efecto de una mutación en la proteína que “nos permite ver, por ejemplo, cómo el cambio de un aminoácido en una posición determinada de la proteína, afecta su plegado. Esta mutación puede resultar favorable energéticamente, puede afectar la función de la proteína o podría generar nuevas interacciones” sostiene el futuro bioinformático. Ahora, el equipo sigue trabajando para agregar nuevas funciones al FrustratometeR.

El plegado, o cuando las proteínas adquieren su forma

No es fácil explicar de qué se habla cuando se habla del plegado de las proteínas. Pero Atilio se entusiasma con el desafío y comenta “una de las formas más básicas de representar a las proteínas es en una secuencia de letras donde cada una de ellas representa a un aminoácido. Esa cadena está formada por veinte letras, es decir, por veinte aminoácidos distintos; entonces la cantidad de proteínas que se pueden formar a partir de las combinaciones posibles es inmensa”. Dependiendo de los aminoácidos que la compongan, la proteína se plegará y adoptará una estructura tridimensional particular y propia que determinará su localización y su función. Así, “doblando” la cadena de aminoácidos que las constituyen y “enrollándose” sobre sí misma las proteínas adquieren sus innumerables formatos. Ese proceso, que se tiene que dar en un tiempo aceptable y a su vez tiene que ser energéticamente viable (para la vida, claro), es lo que se llama, sostiene Atilio, plegado.

¿Por qué se pliega una proteína? Porque desde el mismo momento que se origina comienza a interaccionar con los componentes de su entorno, los cuales ejercen sobre ella un sinnúmero de fuerzas energéticas. Por ejemplo, la proteína posee regiones que, como el aceite, rechazan el agua y buscan “esconderse” de ella dejando expuestas, al mismo tiempo, sus partes hidrofílicas. Así, se van plegando y adquiriendo su forma tridimensional en la búsqueda por reducir esas tensiones que la agobian.

El rol de la bioinformática

En la era del Big Data, la bioinformática adquiere un rol fundamental. Atilio comenta que la carrera permite desarrollarse profesionalmente en diversas áreas que requieren del análisis y gestión de datos biológicos, como la genómica, transcriptómica, proteómica o metabolómica, que están en pleno auge. “Pero fundamentalmente, siendo bioinformático, podes estar donde haya análisis computacional de datos, ya sea aplicando algoritmos o desarrollando nuevos”.

Una de las características que Atilio resalta como fundamental de la carrera es el trabajo interdisciplinario, “sobre todo porque te da la posibilidad de formar parte de grupos de investigación con biólogos, genetistas, programadores, con los cuales compartimos lenguajes y conocimientos disciplinarios que te permiten trabajar colaborativamente”.

En cuanto a la formación, Atilio sostiene que “la Facultad da una muy buena preparación y las herramientas que te permiten entender, enfrentar y trabajar en cualquier área de la bioinformática”. Y amplía “si bien para un estudiante secundario podría parecer complicado lo que cuento, es importante que sepan que hay todo un proceso de aprendizaje en el medio que te permite introducirte en el campo de conocimiento. A la hora de elegir una carrera es importante perder el miedo y dejar de lado los prejuicios y estereotipos. Con un poco de organización y dedicación podés llevar tu vida normalmente, hacer la carrera, hacer un deporte y tener tus tiempos”.