El laboratorio del CSIC que permite observar el corazón de las biomoléculas, nueva ICTS

• El Laboratorio de Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear “Manuel Rico” pertenece, junto a los laboratorios de la Universidad de Barcelona y el CIC bioGUNE, a la Red de Resonancia Magnética Nuclear de Biomoléculas
• La instalación permite obtener imágenes tridimensionales de la estructura de las moléculas y estudiar cómo interactúan entre sí

Para comprender la función de las biomoléculas, como proteínas y ácidos nucleicos, entender su estructura es tan importante como conocer su composición y para ello no es suficiente con saber cuáles son sus átomos, sino que se necesita saber cómo están ordenados. Por eso el descubrimiento de la estructura de la biomolécula ADN en 1953 supuso un hito que ganó el Nobel.

Con el afán de comprender estos procesos, Manuel Rico (Melilla 1937- Madrid 2014) se especializó en la técnica de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) después de estudiar química. Y a su regreso a España, tras pasar por el Imperial College (Londres), se hizo cargo del primer espectrómetro de RMN de España, que se instaló en el Instituto de Química Física Rocasolano del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en Madrid. El laboratorio, que desde 2015 lleva el nombre del investigador, ha sido inaugurado este mes de junio como Infraestructura Científico-Técnica Singular (ICTS), un reconocimiento que concede el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades. Esta nueva ICTS, que atañe a múltiples áreas de la biología y la biomedicina, contribuirá al diseño de nuevos fármacos.

El Laboratorio de Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear “Manuel Rico” forma parte de la Red de Resonancia Magnética Nuclear de Biomoléculas junto a los laboratorios de la Universidad de Barcelona y del CIC bioGUNE de Bilbao. Una red dedicada a una técnica analítica más versátil para el estudio de las moléculas a resolución atómica, como señala Carlos González, director del Instituto de Química Física Rocasolano, quien destaca que trabajan “en disolución acuosa, que es un entorno mucho más parecido al entorno celular que otras técnicas que utilizan cristales”.

La espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear

El laboratorio del CSIC permite obtener imágenes tridimensionales de la estructura de biomoléculas y estudiar cómo interactúan entre sí. Algo que se consigue a través de un espectrómetro de RMN de 800 MHz y otro de 600 MHz, ambos equipados con criosondas para obtener la máxima sensibilidad. La espectroscopía de RMN proporciona una amplia información más allá del principal objetivo de la biología estructural, como estados de protonación y dinámica molecular a nivel atómico. Y ofrece capacidades únicas para la creación y el desarrollo de medicamentos, proteómica funcional y metabolómica.

Los imanes de equipos como los del Laboratorio “Manuel Rico” redirigen la orientación de los núcleos atómicos de las moléculas en estudio. “Cada átomo tiene un núcleo que es como un pequeño imán (al que llamamos espín) que en la naturaleza se encuentra orientado al azar. Mediante la acción de un campo magnético externo súper intenso podemos alinear esos imanes (espines) de forma coordinada, como si fuera la aguja de una brújula. La alineación de los campos magnéticos de los núcleos atómicos nos permite componer un modelo muy preciso de la estructura de la molécula”, explica el director del instituto del CSIC.

La técnica de la espectroscopía crea dos niveles, un estado fundamental y un estado excitado, y en este laboratorio se puede pasar del primero al segundo con ondas de radiofrecuencia. “Cuanto más intenso es el campo magnético –apunta González-, mejor se produce la orientación, y más diferencia entre los dos estados tenemos y podemos hacer espectroscopía de mejor calidad”. En el centro del recipiente se encuentra el campo magnético súper intenso que necesitan los investigadores. “Muy intenso y muy homogéneo”, dice el científico del CSIC.

Infraestructura Científico-Técnica Singular

De titularidad pública, singular y abierta al acceso competitivo. Esas son las tres características fundamentales que poseen las ICTS designadas por el ministerio. Y ahora, con esta distinción, el Laboratorio de Espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear Manuel Rico pasa a formar parte del Mapa de Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares (ICTS), que están distribuidas por todo el territorio nacional.

Todas ellas son grandes instalaciones que destacan por sus recursos, equipamientos y servicios, únicos en su género, y que están dedicados a la investigación y desarrollo tecnológico de vanguardia y de máxima calidad. Además, estas instalaciones fomentan la transmisión, intercambio y preservación del José Ignacio Doncel (subdirector general de Grandes Instalaciones Científico-Técnicas del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades), Domènec Espriu (vicerrector de la Universidad de Barcelona), Miquel Pons (director científico de la ICTS en la Universidad de Barcelona), Jesús Jiménez (director científico de CIC bioGune) y Carlos González (director del Instituto de Química Física Rocasolano del CSIC) conocimiento, la transferencia de tecnología y la innovación. Las ICTS son únicas o excepcionales en su género, con un coste de inversión, mantenimiento y operación muy elevado, y cuya importancia y carácter estratégico justifica su disponibilidad para todo el colectivo de I+D+i.

Entre las ICTS gestionadas por el CSIC se encuentran la Base Antártica Española Juan Carlos I, la Sala Blanca Integrada de Micro y Nano Fabricación del Centro Nacional de Microelectrónica, la Reserva Biológica de Doñana, el Observatorio Astronómico de Calar Alto y la Flota del CSIC, que comprende tres buques oceanográficos y tres grandes grupos de instrumentación científica.

“La declaración de ICTS es importante porque, por un lado, abre el uso de la instalación a una comunidad científica mucho más amplia y, por otro lado, supone un sello de calidad para nuestro laboratorio que nos permite acceder a más recursos”, concluye el director del Instituto de Química Física Rocasolano. Y de este modo, se alcanza también el objetivo que siempre se marcó Manuel Rico, intentar que el laboratorio del Instituto de Química Física Rocasolano estuviera a la vanguardia de este campo.

Texto: María González, Marta García Gonzalo, Abel Grau

Fotografías: Yaiza González