Venkatraman Ramakrishnan, nacido en Chidambaram en 1952, publicó en 2000 un modelo atómico de la subunidad 30S del ribosoma y compartió el Premio Nobel de Química de 2009

El 7 de octubre de 2009 la Real Academia Sueca de las Ciencias anunció que el Premio Nobel de Química se concedería conjuntamente a Venkatraman Ramakrishnan, del Laboratorio de Biología Molecular del MRC en Cambridge, a Thomas Steitz, de la Universidad de Yale, y a Ada Yonath, del Instituto Weizmann de Ciencias de Israel, «por sus estudios sobre la estructura y la función del ribosoma». La Fundación Nobel da a Ramakrishnan como nacido en 1952 en Chidambaram, Tamil Nadu, con un doctorado en física por la Universidad de Ohio en 1976, y como ciudadano estadounidense en el momento del premio.

Cada galardonado recibió un tercio de los 10 millones de coronas suecas del premio. El repaso de tuput a los premios de ciencia de 2016 a 2026 no encuentra ningún ganador nacido en la India en química, física o medicina desde Ramakrishnan.

Qué hace un ribosoma, y por qué hicieron falta cristales para verlo

Cada célula contiene decenas de miles de ribosomas, de unos 25 nanómetros de ancho cada uno. La exposición divulgativa del comité Nobel llama al ribosoma la fábrica de proteínas de la célula: lee una copia en ARN mensajero de un gen y construye la proteína correspondiente, un paso que los científicos llaman traducción. Los científicos descifraron en la década de 1960 el código de tres letras que lee, una historia contada en el artículo de tuput sobre Har Gobind Khorana y el código genético.

Un ribosoma bacteriano tiene dos partes, una subunidad pequeña llamada 30S y una grande llamada 50S. Para ver dónde está cada átomo, los tres galardonados usaron la cristalografía de rayos X. Los científicos disparan rayos X contra un cristal, registran cómo se dispersan los haces y reconstruyen a partir de ahí las posiciones de los átomos. Los cristales tienen que ser casi perfectos, y la Academia señala que cuanto mayor es la molécula, más difícil es hacer crecer uno.

Yonath empezó a intentar cristalizar ribosomas a finales de la década de 1970, cuando la mayoría pensaba que era imposible, y en 1980 había obtenido los primeros cristales de una subunidad grande. Steitz resolvió un obstáculo matemático llamado el problema de la fase, usando imágenes de microscopio electrónico de Joachim Frank, y en 1998 publicó una estructura de la subunidad grande a 9 ángstrom, demasiado borrosa para mostrar átomos sueltos. Entre agosto y septiembre de 2000 los tres galardonados publicaron estructuras lo bastante nítidas como para situar átomos.

Un físico de Baroda que se pasó a la biología

La autobiografía Nobel del propio Ramakrishnan dice que nació en Chidambaram, una ciudad de templos conocida sobre todo por su templo de Nataraja. Su padre, C. V. Ramakrishnan, bioquímico, fue designado para dirigir un nuevo departamento de bioquímica en la Universidad Maharaja Sayajirao de Baroda, hoy Vadodara. Cuando él tenía tres años la familia se mudó allí, y hasta entonces solo hablaba tamil. La madre de Ramakrishnan, R. Rajalakshmi, daba clases en la Universidad de Annamalai y más tarde obtuvo un doctorado en psicología en la Universidad McGill.

A los 16 años comenzó una licenciatura en física en la universidad de Baroda. Su madre se había enterado de la Beca del Programa Nacional de Búsqueda de Talentos Científicos del Gobierno de la India, que exigía al beneficiario especializarse en una ciencia básica, y la ganó. Un mes después de cumplir 19 años partió hacia la Universidad de Ohio, y completó su doctorado en física en 1976. Para entonces ya había decidido pasarse a la biología.

Vinieron después cursos de biología en la Universidad de California en San Diego, y luego leyó un artículo de Scientific American sobre el trabajo con ribosomas de Don Engelman y Peter Moore. Moore se reunió con él en San Diego a comienzos de 1978 y pronto le ofreció una plaza posdoctoral en Yale. «Así comenzó mi interés de toda la vida por los ribosomas», escribe. El Laboratorio Nacional de Brookhaven lo contrató en 1983. El otoño de 1988 lo encontró en el primer curso de cristalografía de Cold Spring Harbor, y desde finales de agosto de 1991 pasó un año sabático en el Laboratorio de Biología Molecular de Cambridge.

Utah fue donde decidió ir a por la subunidad 30S con los estudiantes de posgrado Bil Clemons y John McCutcheon, a quienes se unió más tarde Brian Wimberly. Se trasladó a Cambridge en abril de 1999, mientras parte del equipo se quedó un tiempo en Utah.

De un mapa de 1999 a la estructura de septiembre de 2000

El primer resultado llegó en Nature el 26 de agosto de 1999. Con una resolución de 5,5 ángstrom el equipo podía ver el esqueleto de fosfato del ARN ribosómico y las hélices en espiral de las proteínas, y situó en el mapa las siete proteínas de la subunidad pequeña de estructura conocida. Cuando presentó el trabajo en una reunión sobre ribosomas en Dinamarca en junio de 1999, escribe, notó la conmoción del público, pues casi nadie sabía que su grupo trabajaba en el problema.

Una mayor resolución exigía rayos X más intensos. El equipo consiguió tiempo de haz en la Advanced Photon Source de Argonne, Illinois, para finales de febrero de 2000 y trabajó allí en turnos de 12 horas. Recuerda haber visto señales intensas en el mapa cuando aún estaba en la línea de haz y haber dicho: «¡Vamos a ser famosos!». Con cinco personas construyendo el modelo, la estructura atómica completa de la subunidad estuvo lista en cuestión de semanas.

Tres grupos iban muy juntos. El equipo de Steitz y Moore en Yale publicó la subunidad grande del microbio del Mar Muerto Haloarcula marismortui en Science el 11 de agosto de 2000, a 2,4 ángstrom, con 2.833 de sus 3.045 nucleótidos y 27 de sus 31 proteínas situados. El grupo de Yonath publicó una estructura de 3,3 ángstrom de la subunidad 30S de Thermus thermophilus en Cell el 1 de septiembre de 2000, informando de que el 96 por ciento de sus nucleótidos estaba trazado. El equipo de Ramakrishnan publicó la misma subunidad, de la misma bacteria, en Nature el 21 de septiembre de 2000. Ese modelo se refinó hasta 3 ángstrom e incluía todo el ARN y todas las proteínas presentes.

Tres antibióticos, luego tres más, sobre una estructura

Un segundo artículo de Nature apareció el mismo día. Este mostraba la subunidad 30S con tres antibióticos, paromomicina, estreptomicina y espectinomicina, unidos a la vez. Su conferencia Nobel añade que la tetraciclina, la pactamicina y la higromicina B siguieron poco después, y que estas fueron las primeras estructuras detalladas de antibióticos unidos a subunidades ribosómicas enteras.

El comité Nobel dice que muchos antibióticos actúan bloqueando los ribosomas de las bacterias sin afectar a los ribosomas humanos, y que algunos bloquean el túnel por el que sale una proteína nueva, otros impiden que se formen enlaces peptídicos y otros corrompen la lectura del código. El comité afirma que los modelos tridimensionales de los galardonados los usan científicos que desarrollan nuevos antibióticos. Cuando redactó su exposición divulgativa en 2009, dijo que varias empresas usaban las estructuras y que algunos fármacos candidatos estaban en ensayos clínicos.

La hoja informativa de la Organización Mundial de la Salud estima que la resistencia antimicrobiana bacteriana se asoció con más de 4,7 millones de muertes en todo el mundo en 2021 y dice que se están desarrollando demasiados pocos antibióticos nuevos para reemplazar a los que ya no funcionan.

La regla que comprueba dos veces cada letra

La estructura explicó también un enigma de larga data, pues un ribosoma elige el aminoácido equivocado solo una vez de cada 100.000. La exposición de la Academia dice que las estructuras de la subunidad pequeña de Ramakrishnan revelaron una especie de regla molecular: nucleótidos del ARN de la subunidad miden la distancia entre el codón del ARN mensajero y el ARN de transferencia correspondiente, y si el espaciado es incorrecto, el ARN de transferencia se desprende. La comprobación se hace dos veces.

Un artículo posterior en Science del 4 de mayo de 2001, del mismo laboratorio, resolvió la subunidad 30S con ARN mensajero y el ARN de transferencia correcto en su lugar, de 3,1 a 3,3 ángstrom. Tres bases de ARN, A1492, A1493 y G530, detectan la forma del emparejamiento entre codón y anticodón, informa el artículo, y la paromomicina hace que la subunidad acepte algunos ARN de transferencia que no encajan del todo.

Quién comparte el mérito

En la exposición divulgativa de la Academia, Yonath es la pionera de la cristalografía de ribosomas y Steitz resolvió el problema de la fase. La conferencia de Ramakrishnan dice que la estructura de la subunidad 30S del grupo de Yonath de 2000 tenía una serie de discrepancias con la suya, detalladas en un artículo de 2002, pero que la estructura de su grupo de 2001, a 3,2 ángstrom, concordaba bien con la original. Su autobiografía dice que muchas más de tres personas contribuyeron al trabajo sobre el ribosoma, y que durante años no esperó un Nobel porque elegir a tres parecía imposible.

Honores en Gran Bretaña y en la India

Antes del Nobel había recibido el Premio Louis-Jeantet de medicina de 2007 y había sido elegido miembro de la Royal Society y de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos. La Academia Nacional de Ciencias de la India (INSA) lo eligió miembro extranjero en 2008. Su primer viaje a la India en 13 años llegó a comienzos de 2002, cuando dio la primera Conferencia Conmemorativa G. N. Ramachandran en Chennai y pasó un día en el Instituto Indio de Ciencias de Bangalore, donde más tarde ocupó una cátedra visitante que lleva el nombre de Ramachandran.

El 8 de diciembre de 2009 dio su conferencia Nobel en la Universidad de Estocolmo. La Gaceta de la India del 31 de marzo de 2010 incluye a «Dr. Venkatraman Ramakrishnan, Science and Engineering, UK» entre los premios Padma Vibhushan. Él describe el Padma Vibhushan como el segundo mayor galardón civil del Gobierno de la India, y escribe que la gente en la India lo acogió con calidez, viendo en su camino desde una universidad local hasta la ciencia internacional una fuente de inspiración.

La Royal Society y la Universidad de Cambridge informan ambas de que se le concedió el título de caballero en 2012. La Royal Society lo confirmó en 2015 como su próximo presidente, para asumir el cargo el 1 de diciembre de 2015.

Las memorias y el trabajo actual

Sus memorias, Gene Machine, fueron publicadas por Basic Books en Estados Unidos el 6 de noviembre de 2018. Su editorial las llama un relato desde dentro de la carrera por la estructura del ribosoma. El Laboratorio de Biología Molecular del MRC lo incluye como líder de investigación emérito cuyo trabajo reciente usa la criomicroscopía electrónica para estudiar cómo las células con núcleo inician la traducción, y que ha estudiado también la traducción a partir de ARN circulares, incluido su uso en terapias de ARN. La misma página enumera un segundo libro para el público general, Why We Die, de 2024.