...La investigación en biología se pararía en pocas horas sin los cálculos computacionales? Por Dr. Modesto Orozco

Dr. Modesto Orozco
Dr. Modesto Orozco

La biología ha pasado de una fase descriptiva a una fase racionalizadora y predictiva en la cual la presencia del ordenador es crucial. El campo de la química y la biología computacional ha evolucionado tanto que posiblemente en los próximos diez años, las técnicas in silico estarán en condiciones de tomar el liderazgo en la descripción, racionalización y predicción de los sistemas biológicos.

Esta de una de las afirmaciones del Dr. Modesto Orozco en una entrevista publicada en julio de 2012 en la revista Teraflop. A continuación mostramos un extracto de la misma, que puede descargarse completa al final de esta página.

Modesto Orozco, que trabaja en el Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) y en el Departamento de Ciencias de la Vida del Barcelona Supercomputing Center (BSC), se basa en la simulación de los sistemas biológicos para representar, comprender y predecir el comportamiento de los sistemas vivos mediante algoritmos teóricos.

Recientemente, su investigación ha sido reconocida con un ICREA Academia de la convocatoria de 2011, así como con una ERC Advanced Grant del Consejo Europeo de Investigación por el proyecto SimDNA, de simulación de ADN para comprender los mecanismos que controlan la expresión de los genes. Ambos reconocimientos, que le enorgullecen y le motivan, contribuirán a financiar sus trabajos, que en los próximos años se encaminarán hacia la simulación sistémica de proteínas y ácidos nucleicos con objeto de conocer el funcionamiento de la naturaleza y emplearlo en beneficio de la sociedad.

Teraflop. Este año ha obtenido una ERC Advanced Grant y un ICREA Academia de la convocatoria de 2011. ¿Qué suponen para usted estas dos distinciones?

M.O. Creo que ambos premios tienen dos vertientes. La primera es el reconocimiento a la labor que has realizado, lo que te llena de orgullo y te motiva; la segunda es la financiación de la propia investigación.

Estos premios son concedidos por instituciones muy prestigiosas que confían en lo que harás -en este caso en los próximos cinco años- y desean financiarlo porque creen en tu investigación. En el caso del Consejo Europeo de Investigación (ERC, por sus siglas en inglés), representa una inyección de dinero muy significativa, que prácticamente garantiza la investigación del grupo durante un período de cinco años.

Teraflop. En concreto, la ayuda del ERC ha premiado su proyecto «Simulación de ADN a multiescala avanzada: SimDNA». ¿Cuál es el objetivo del mismo?

M.O. Se trata de un proyecto que presentamos en la categoría de Ciencias Físicas, y lo que plantea es desarrollar un conjunto de herramientas para simular el ADN desde la escala atómica o subatómica hasta la escala del cromosoma entero. Queremos aplicar estas técnicas sobre todo a temas de estructuración de la cromatina y, en especial, a la relación con la función celular.

Es un proyecto teórico, si bien tiene un componente de validación experimental que se divide en tres grandes partes. La primera consiste en el desarrollo de métodos teóricos y algoritmos por medio de simulación computacional a distintas escalas de resolución; la segunda corresponde a la implementación de programas computacionales; y la última es la validación experimental de las predicciones.

Con el proyecto SimDNA se pondrán a disposición de la comunidad internacional una serie de herramientas computacionales que permitirán comprender el comportamiento de los ácidos nucleicos. La aplicación más directa se halla en el campo de la regulación de la expresión de genes y en epigenética; es decir, las herramientas desarrolladas en SimDNA permitirán comprender los mecanismos que controlan la expresión de los genes.

Teraflop. ¿Por qué decidió dedicarse a la química y, en concreto, a la química computacional?

M.O. Siempre había querido ser bioquímico. También me gustaban mucho la física, la química y las matemáticas. Entonces decidí empezar la carrera de Química, que en aquella época duraba cinco años: tres eran comunes y los dos últimos de especialidad. El tercer año de carrera tuve un profesor de Física y Química extraordinariamente bueno, Joan Bertran (véase Teraflop 60), gracias al cual descubrí el inmenso potencial que ofrecía la química teórica, y estuve dudando muchísimo sobre si dedicarme a la química computacional o a la bioquímica. Finalmente, tanto Javier Luque, que ha sido mi socio durante muchos años, como yo optamos por la bioquímica. Al terminar los estudios comprendimos claramente que lo que queríamos hacer era dedicarnos a aplicar la química computacional al estudio de sistemas biológicos.

Teraflop. Según ha comentado, su investigación se centra en la simulación de sistemas biológicos. ¿En qué consiste exactamente y cuál es su finalidad?

M.O. La simulación de sistemas biológicos es un campo muy amplio que comprende desde la química hasta la biología computacional, y lo que pretende, en definitiva, es comprender los sistemas vivos, que son mucho más complejos que cualquier sistema químico, pero que se rigen por las mismas reglas.

Por lo tanto, desarrollamos y adaptamos metodologías para poder trabajar en esas situaciones de gran complejidad. Así, por ejemplo, prácticamente toda la química orgánica se desarrolla en la escala del nanómetro, que son 10-9 metros; en cambio, cuando trabajas con sistemas biológicos, te mueves desde la escala del nanómetro -o incluso por debajo, la escala de angstrom (10-10 metros) o del picómetro (10-12 metros)- hasta escalas de milímetros o incluso de metros.

Como puede observarse, el alcance en el estudio de los sistemas biológicos es muy amplio. El objetivo es el mismo que puede tener un químico teórico: comprender la naturaleza de un sistema a partir de primeros principios, pero las herramientas que nosotros debemos desarrollar y aplicar para realizar este estudio son mucho más diversas, porque los sistemas biológicos son complejos y presentan la gran variabilidad de escala que he comentado.

Por consiguiente, nuestra investigación se centra en el estudio de los procesos de reconocimiento celular de importancia biológica, tanto desde el punto de vista metodológico como aplicacional. Los temas principales son las estructuras no estándar de los ácidos nucleicos, las propiedades dinámicas de las macromoléculas y el reconocimiento proteína-ligando y proteína-proteína.

Ver entrevista completa (pdf)

Por Dr. Modesto Orozco

 

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