Merced, CA (13 de febrero de 2026) — El profesor de bioquímica Andy LiWang ha dedicado gran parte de su carrera a estudiar cómo la vida mantiene el tiempo. Su trabajo sobre el reloj circadiano de las cianobacterias — diminutos y antiguos organismos que comparten el planeta con nosotros — ha arrojado luz sobre uno de los sistemas más elegantes de la biología.
Pero su proyecto de investigación más reciente, respaldado por una prestigiosa subvención de $1.2 millones de la William M. Keck Foundation, lleva esa búsqueda a un terreno audaz y hasta ahora inexplorado.
LiWang y sus colaboradores creen que podrían haber descubierto un mecanismo universal que explica cómo las bacterias, y potencialmente muchos otros organismos, se adaptan a los cambios de temperatura. En el centro de esta idea se encuentra una categoría rara y misteriosa de proteínas conocidas como proteínas metamórficas — verdaderas “transformistas” que pueden alternar entre dos estructuras distintas, cada una con su propia función.
Si su hipótesis se confirma, el hallazgo podría abrir la puerta a un nuevo campo científico y ayudar a replantear suposiciones de larga data sobre cómo funcionan las proteínas.
El proyecto comenzó con un enigma: Las cianobacterias, como todos los organismos con un reloj circadiano, deben generar una representación bioquímica precisa del tiempo sin importar las condiciones ambientales.
“Los relojes circadianos tienen que marcar el tiempo a un ritmo constante”, explicó LiWang. “No pueden ir más rápido en los días calurosos ni más lento en los días fríos”.
Los relojes mecánicos alguna vez enfrentaron este mismo problema. Antes de que los ingenieros aprendieran a combinar metales con diferentes tasas de expansión térmica, el tic-tac de un reloj podía desviarse significativamente según el clima.
LiWang sospechaba que la solución de la naturaleza podría ser igual de ingeniosa.
Su laboratorio descubrió que una de las proteínas centrales del reloj en las cianobacterias, conocida como KaiB, se comporta de una manera sorprendente: cambia entre dos plegamientos — una forma activa y otra inactiva. A temperaturas más altas, la proteína se inclina hacia su forma inactiva, contrarrestando la tendencia natural de las reacciones a acelerarse. A temperaturas más bajas, se inclina hacia su forma activa, ayudando al reloj a mantener un funcionamiento estable.
LiWang se dio cuenta de que este cambio de forma dependiente de la temperatura podría no ser algo único, sino una estrategia más amplia para ayudar a los organismos a adaptarse a entornos cambiantes.
Solo un puñado de proteínas metamórficas ha sido identificado hasta ahora, y casi todas fueron descubiertas por accidente. Históricamente, los investigadores no contaban con un método confiable para determinar si una proteína podía adoptar múltiples plegamientos. Cada proteína metamórfica conocida parecía tener un desencadenante distinto: un cambio en el pH, en la concentración de sal o en su molécula asociada.
Pero el equipo de LiWang notó algo en común: uno de sus plegamientos es inherentemente más estable a altas temperaturas y el otro a bajas temperaturas. Esa observación llevó a una hipótesis provocadora: un único desencadenante universal para todas las proteínas metamórficas.
La temperatura.
Si esto es cierto, por primera vez se tendría una forma de detectar proteínas que cambian de forma a gran escala.
El proyecto financiado por Keck busca poner a prueba esa idea. Trabajando con colaboradores en Caltech y la University of Maryland, el equipo está exponiendo el proteoma de E. coli a distintas temperaturas, digiriéndolo parcialmente con enzimas y analizando los patrones de corte mediante espectrometría de masas. Las proteínas que cambien de forma a diferentes temperaturas mostrarán perfiles de digestión distintos.
Esas candidatas luego se someterán a un análisis estructural específico — particularmente mediante espectroscopía de resonancia magnética nuclear, el estándar de oro para confirmar la metamorfosis.
Una vez que el equipo identifique proteínas metamórficas auténticas, modificará genéticamente E. coli para que esas proteínas ya no puedan cambiar de forma. Si las bacterias tienen dificultades para sobrevivir a cambios bruscos de temperatura en comparación con cepas no modificadas, eso respaldaría firmemente la idea de que estas proteínas ayudan a E. coli a adaptarse a entornos térmicamente variables.
“Definitivamente es de alto riesgo y alta recompensa”, dijo LiWang. “Podría abrir todo un nuevo campo — o podríamos descubrir que estábamos equivocados. Pero así es la ciencia”.
Si las proteínas metamórficas resultan ser sensores de temperatura ampliamente distribuidos en los sistemas vivos, las implicaciones se extenderían por toda la biología.
Las plantas, por ejemplo, no pueden moverse para escapar del calor o del frío. Si estas proteínas las ayudan a sobrevivir en climas variables, algún día los investigadores podrían diseñar cultivos mejor adaptados a entornos más cálidos o a nuevas regiones agrícolas.
Lo mismo podría aplicarse a hongos, insectos y otros organismos de sangre fría que dependen de la temperatura externa.
La biotecnología también podría beneficiarse. Microbios industriales podrían diseñarse para lograr una fermentación más eficiente, producir medicamentos o sintetizar biocombustibles bajo condiciones cambiantes.
Incluso la búsqueda de nuevas formas de combatir especies invasoras o bacterias patógenas podría verse favorecida.
“Si la temperatura realmente es el desencadenante universal, entonces las proteínas metamórficas podrían ser mucho más comunes de lo que jamás imaginamos”, señaló LiWang.
El proyecto también es una historia de perseverancia científica. LiWang propuso por primera vez el concepto de un “metamorforma” — el conjunto completo de proteínas metamórficas en un organismo — en una propuesta a Keck en 2016. Fue rechazada. En ese momento, la idea carecía de la evidencia y claridad que ahora respaldan la estrategia del equipo, explicó.
La segunda fue la vencida. El año pasado, LiWang, miembro del Department of Chemistry and Biochemistry, del CREST Center for Cellular and Biomolecular Machines financiado por la NSF y del Health Sciences Research Institute, presentó nuevos datos y una visión más sólida: una manera sistemática de descubrir toda una clase de proteínas que durante mucho tiempo pasó desapercibida porque su capacidad de cambiar de forma era casi imposible de detectar.
“Ahora tenemos un enfoque dirigido”, dijo. “Antes, era como esperar que alguien tropezara con una por accidente”.
Ya sea que el “metamorforma” resulte ser vasto o sorprendentemente limitado, el trabajo promete profundizar la comprensión científica sobre cómo la vida se adapta, sobrevive y mantiene sus ritmos internos estables frente a un mundo cambiante.
Y si LiWang tiene razón, una revolución silenciosa en la ciencia de las proteínas podría estar tomando forma.
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