Linda Buck eta usaimenaren bilaketa

Emakumeak zientzian

Linda Brown Buck biologo estatubatuarra ezaguna da usaimen sistemari buruz egindako lanengatik. Richard Axelekin batera, 2004ko Fisiologiako edo Medikuntzako Nobel saria jaso zuen, errezeptoreei buruz egindako lanengatik.

Linda Buck Seattlen (AEB) jaio zen 1947ko urtarrilaren 29an. Bere aita ingeniari elektrikoa zen, eta, aisialdian, aparatuak asmatu eta eraikitzen zituen; ama, berriz, etxekoandrea zen, eta aisialdia gurutzegramak egiten eman ohi zuen. Buck senar-emazteek izandako hiru alabetako bigarrena zen Linda. 1994an, Roger Brent biologoa ezagutu zuen Buckek. Hamabi urte geroago, ezkondu egin ziren.

Linda Buck
1. irudia: Linda B. Buck (2015). (Argazkia: Royal Society uploader – Creative Commons Attribution. Iturria: Wikimedia)

Biologia molekularra ikastea erabaki zuen Linda Buckek; Axelen laborategian hasi zen lanean, eta, han, Aplysia izeneko molusku bat ikertzeari ekin zion; generoko moluskuak oso handiak dira eta, neurona handien multzo txiki bat dutenez, aukera ematen dute neuronekin banan-banan lan egiteko. Proiektu hori amaitzear dela, artikulu bat irakurri zuen, eta artikulu hark, bere hitzetan, bizitza aldatu zion. Sol Snyderren taldearen 1985eko argitalpen bat zen, usainak hautemateko prozesuaren balizko mekanismoak eztabaidatzen zituena. Usaimenean pentsatzen zuen lehen aldia zen eta liluratu egin zuen. Nola hauteman zitzaketen gizakiek eta beste ugaztun batzuek 10 000 substantzia kimiko usaintsu edo gehiago, eta nola sor zitzaketen substantzia kimiko ia berdinek usain hautemate desberdinak? Sekulako buru hausgarria zen, eta aniztasun izugarria zegoen tartean. Argi zegoen buru hausgarria ebazteko, lehenik eta behin, zehaztu egin behar zen nola hautematen diren hasieran odoranteak sudurrean. Edo bestela esanda, aromen hartzaileak identifikatu behar zirela; molekula horiek bazeudela proposatu zen, baina ez ziren aurkitu.

Linda Buck
2. irudia: Gizakien usaimen sistema. 1: Usaimen sinua, 2: Zelula mitralak, 3: Hezurra, 4: Sudurreko epitelioa, 5: Usaimen glomerulua, 6: Usaimenaren neurona errezeptoreak. (Argazkia: Chabacano – Creative Commons Attribution. Iturria: Wikimedia)

Odoranteekin elkarrekintzan jarduteko gaitasuna zuten molekulak zer-nolakoak ziren argitzeko hainbat proposamen bazeuden ere, usaimen transdukzioak AMPc induzitutako G proteinek gehikuntzak zekartzalako froga sinesgarriak zeuden; beraz, G proteinen errezeptore akoplatuak (GPCR) ziren aukerarik onena, agidanez. Arazoa zera zen, GPCRi buruz ez zekitela asko, eta are gutxiago zekitela usaimen errezeptoreei buruz (kopurua eta tamaina barne). Buckek honako hau kontatzen zuen: «Axelek esaten zuen: “Zure ustez, zenbat errezeptore daude? 20? 100?” Nik esaten nuen: “Ez dakit, baina jakin nahi nuke!”». Buck zen Axelek Columbiako Unibertsitatean zuen laborategian ugaztunen usaimenean lan egiten zuen doktoratu ondoko bakarra. Hiru urtez, usaimen errezeptoreen geneak bilatu zituen. Lana zaila zen: askotariko aminoazido sekuentziak izaki tamaina handikoak diren geneen familia ezezagun bat aurkitu behar zuen; alabaina, eta paradoxikoa bazen ere, gene familia horrek homologia esanguratsua izan behar zuen beste GPCR familia batzuekin. Beraz, zeregina ez zen lastategi batean orratz bat bilatzea bezalakoa, are gogorragoa baizik: orratz zehatz bat beste orratz pila baten artean bilatzea bezalakoa.

Buckek estrategia ugari bilatu zituen: DNA osagarriaren errepliken baheketa (DNAc), DNAc ateratzea, lotutako geneen klonazioa, etab. Aitzitik, ez zuen arrakastarik izan. Baliabide iraultzaile bat biologian sartu zen arte: PCRa.

«PCRari buruzko artikuluak agertu zirenean, hunkitu egin nintzen. PCRak gauza askori atea irekiko ziela uste nuelako. Droga miraritsuaren antzeko zerbait zen biologo molekularrentzat. Eta ez soilik errezeptoreen bilaketari zegokionez. Baliabide horrek aurretik egin ezin zituzten gauza ugari egiteko aukera eman zion jendeari. Ikaragarria. Pentsa ezazu lehen mikroskopioak jendeari zer egiteko aukera eman zion; begira zezaketen, gauzak ikus zitzaketen. Niretzat, gauzak ikusi ahal izatea da garrantzitsuena.»

Hainbat ikuspegi probatu ondoren, Buckek odoranteen errezeptoreen familia bilatu zuen eta, horretarako, hiru suposiziotan oinarritutako esperimentuak diseinatu zituen. Lehenik eta behin, odoranteak egiturari dagokionez askotarikoak direnez eta diskrimina ditzakegunez, askotariko baina elkarri lotutako usaimen errezeptore familia bat egongo litzateke, familia multigeniko batek kodetuak. Bigarrenik, odorante errezeptoreak, behintzat, une hartan sekuentzia ezagunak zituzten G proteinetara akoplatutako errezeptoreen multzo txikiarekin gutxieneko lotura bat izango lukete. Eta, azkenik, odorante errezeptoreak usaimen epitelioan adieraziko lirateke, modu selektiboan, usaimen neurona sentsorialak dauden tokian.

PCRa sekuentziaren osagarriak ziren primerrak erabiliz DNA sekuentzia ezagunak anplifikatzeko diseinatuta zegoen. Zer bereizgarri izan zuen Bucken ikuspegiak? Zer egin zuen PCRa sekuentzia ezezagunak aurkitzeko baliabide bihurtzeko? Buck mundu guztia bezala hasi zen: bi GPCR ezagunen sekuentzia osatzeko diseinatutako primer parearekin probatzen. Pare horrek usaimen errezeptoreen geneak ekar zitzakeen. Baina ez zituen ekarri. Horrek esan nahi duen honako bi aukera hauek zeudela: usaimen errezeptoreak ez ziren GPCRak, edo, bestela, usaimen errezeptoreak GPCR familia berri bat ziren, sekuentzia desberdinekin. GPCR dibergenteak baziren, nola harrapatu, orduan?

3. irudia: Primer degeneratuen parea, anplikoi bat zehazten dutenak, lerrokatutako ADNen sekuentzietatik abiatuta. (Argazkia: Mujeres con Ciencia)

Buckek bi aldaketa egin zituen. Lehenik eta behin, primer degeneratuak erabili zituen, nukleotidoen sekuentzia laburrak, genomaren sekuentzia jakin batzuen osagarri gisa lotzen direnak; haietan, primerraren sekuentzietako posizio batzuek oinarri posible bat baino gehiago dute. Bigarrenik, ez zuen DNArik erabili; RNArekin lan egin zuen (RNA DNAc bihurtuz). Doikuntza horiek nabarmen zabaldu zuten PCRaren irismena. PCRaren primer degeneratuak lehendik ere erabili ziren GPCRren familia ezagun bateko kide berriak aurkitzeko –sekuentzia batzuk ezarrita–, baina hura izan zen familia berri bat identifikatzeko baliatu zireneko lehen aldia. Primer degeneratuak usaimenaren errezeptoreak aurkitzeko erabiltzeak apustu arriskutsua zirudien, plan sistematikoa baino gehiago.

Buckek hiru urrats egin zituen: primeraren diseinua, material genetikoaren anplifikazioa eta familia harremana aurkitzeko probak. Hamaika primer degeneratu diseinatu zituen:

«[GPCR] ezagunen sekuentzia horiek guztiak jaso –oso kopuru mugatua– eta eskuz lerrokatu nituen. Eta, ondoren, primer degeneratuak diseinatu nituen, eta, 30 konbinaziotan erabiltzean, GPCR horietako edozein anplifikatzeko gaitasuna izango zuten primer horiek». Eta honako hau esan zuen: «GPCRen eta primer orokorren garaia iritsi zenean, zera pentsatu nuen: askotariko GPCRak daude; usaimen errezeptoreak, agian, GPCRak dira. Baina, agian, beste errezeptore mota batzuk dira, nuklearrak, beharbada. Beraz, egia esan, primer orokorrak ez nituen soilik GPCRetarako diseinatu».

4. irudia: RT-PCR. (Argazkia: Mujeres con Ciencia)

Buckek sare zabalagoa bota zuen. Nola jakin arrakastatsua izan ote zen? Bere primerrak DNAc anplifikatuan probatu zituen, eta alderantziz transkribatu zen DNAc hori arratoiaren usaimen epiteliotik isolatutako RNAtik abiatuta (hau da, RT-PCR erabiliz): soluzio burutsua izan zen. DNA genomikoa aztertu beharrean, RT-PCRak RNAren adierazpenaren aztarnari segitzen dio. Usaimen errezeptoreek adierazpen handia izan beharko lukete usaimen epitelioaren ehunean; beraz, ikuspegi horrek usaimen errezeptoreetara bideratu beharko luke bilaketa, GPCR superfamiliaren gainerakora beharrean. Prozedura horrek 64 DNAc zinta sortu zituen, GPCR sekuentzia posibleekin. Usaimen errezeptoreak heterogeneoak zirela uste zen eta, beraz, Buck gene ugariko zinta baten bila zebilen. Zinta hori identifikatzeko, 64 zintak zatietan moztu ziren, murrizte entzimekin. Kontua zen ea zati horiek moztu gabeko zintaren pisu molekularra baino handiagoa edo bera zuten. Zinta batek gene bakarra baldin bazuen, haren zatiak jatorrizko zintaren pisu berari gehituko zitzaizkion. Zinta batek gene ugari baldin bazituen, berriz, haren zatiak jatorrizko zintarena baino pisu molekular handiagoari gehituko zitzaizkion. Zinta batek baino ez zuen azaleratu ezaugarri hori.

Azkenik, usaimen bidezko GPCRak zirela ziurtatzeko (eta ez beste batzuk), Northern blot bat erabili zuen, usaimen epitelioko materialaren adierazpena eta beste ehun batzuetako materialaren adierazpenarekin erkatzeko. Emaitzak irmoak izan ziren eta ziztu bizian zabaldu ziren. Usaimen errezeptorearen aurkikuntzak usaimen mekanismoei buruzko funtsezko ezagutzak ekarri zituen. Deskribatu dugun saiakuntzak frogatu zuen arratoiak familia multigenikoa duela, ehun errezeptore odorante mota baino gehiago kodetzen dituena, zeinak, lotuta egonik ere, desberdinak baitira. Genomaren gene familiarik handiena. Familia hori ezin handiagoa eta anitzagoa delako dute, hain zuzen, ugaztunek hainbat substantzia kimiko hautemateko gaitasuna, usain desberdinak izango balituzte bezala.

1991n, Buckek eta Axelek usainak ezagutzea ahalbidetzen duten errezeptoreak topatzeaz haraindi joan ziren. Aurkikuntza horrek agerian utzi zuen proteina horiek ligando-proteina interakzioetan egitura funtzio erlazioa, geneen erregulazioa eta axoien orientazioa ikertzeko eredu molekular erabat moldakorra ahalbidetzen dutela. Usaimen errezeptoreak GPCRen superfamiliako kide gisa identifikatu izanak usaimenak zientzia modernoan duen garrantzia aldatu zuen: GPCRak zelula seinaleztapeneko funtsezko prozesu askoren parte dira; farmakoen % 50 GPCRetara bideratzen dira, eta usaimen errezeptoreak interes berezikoak dira GPCRak aztertzeko, horien barnean motarik zabal eta anitzena direlako.

Ez da gutxietsi behar Linda Buckek tematu izana, kontuan izanik 1980ko hamarkadan gizonak nagusi zireneko biologia molekularraren alor batean emakumezko ikertzaile hasiberria izan zela. Firesteinen hitzen arabera:

«Estimatzen dut Linda, niretzat zientzian balioaren erretratua delako. Ikasleekin adibide gisa erabiltzen dut. Berak lortu nahi zuen emaitzak oso-oso zehatza behar zuen, eta ez zuen argitaratzeko aukerarik. Beste pertsona batek beste laborategiren batean usaimen errezeptoreak aurkitu izan balitu [Richard] ez zatekeen ilunpetan desagertuko. Baina Lindaren kasuan, adin zehaztugabeko doktoratu ondoko baten kasuan, horixe zegoen, hain zuzen, jokoan. Etxea eta, agian, bere karrera zientifikoa zeuden arriskuan. Kontuan izanik gaur egungo ingurunean, ikerketa translazionala, patente eskubideen sorrera eta zerbait «erabilgarria» egitea dela garrantzitsuena, zaila da ausardia zientifikoko halako adibideak topatzea. Lindak gogorarazten digu ausardiak funtzionatzen duela.»

Gaur egungo ikerketaren zati handi baten esparrua zientziaren honako ikuskera hau da: hipotesiak bultzatutako jardunbide onenaren arauzko ikuskeran oinarritzen dena. Miaketako ikerketa alde batera uzten da, «prestatze» ikerketa gisa. Horrek zientziaren irudi mugatua ematen du, ohartarazi zuen Buckek:

«Ez naiz hipotesietan oinarritutako ikerketaren aldekoa. Nahiago dut aurkikuntzan oinarritutako ikerketa deitu. Izan ere, jendeak hipotesi bat duenean, haren joera orokorra izan ohi da bururatu zaiona frogatzen saiatzea. Eta uste dut hori zaldi bati kabestruak jartzea bezala dela. Itxi egiten da. Jendeak espero ez dena eta dagoena ikustea eragozteko arriskua dakar berekin». Albert Szent-Gyorgyik, C bitaminaren aurkikuntzagatik Nobel saria jaso zuenak, honako hau nabarmendu zuen: «Aurkikuntza mundu guztiak ikusi duena ikustea eta inork pentsatu ez duena pentsatzea da».

Linda Buckek honako hitz hauekin bukatu zuen Nobel sariaren hitzaldia:

«Zientziako emakume naizen aldetik, espero dut, benetan, nik Nobel Saria jasotzeak mezu bat helaraztea mundu osoko emakume gazteei: ateak zabalik daude halako emakumeentzat, eta dituzten ametsak lortzen jarraitu behar dute».


Egileaz:

José Ramón Alonso biologia zelularreko katedraduna da, Gaztela eta Leongo Neurozientzien Institutuko plastikotasun neuronal eta neurokonponketako laborategiko zuzendaria.


Jatorrizko artikulua Mujeres con Ciencia blogean argitaratu zen 2021eko urtarrilaren 11n: La búsqueda del olfato.

Itzulpena: UPV/EHUko Euskara Zerbitzua.

1 iruzkina

  • […] Linda Brown Buck biologo estatubatuarra ezaguna da usaimen sistemari buruz egindako lanengatik. 2004ko Fisiologiako edo Medikuntzako Nobel saria jaso zuen, errezeptoreei buruz egindako lanengatik. Bere hastapenetan, biologia molekularra ikastea erabaki zuen Buckek, eta Richard Axelen laborategian hasi zen lanean […]

Utzi erantzuna

Zure e-posta helbidea ez da argitaratuko..