Teoría del filamento deslizante

Primeros trabajosEditar

La primera proteína muscular descubierta fue la miosina por un científico alemán Willy Kühne, que la extrajo y nombró en 1864. En 1939, un equipo de esposos rusos, Vladimir Alexandrovich Engelhardt y Militsa Nikolaevna Lyubimova, descubrieron que la miosina tenía una propiedad enzimática (llamada ATPasa) que puede descomponer el ATP para liberar energía. Albert Szent-Györgyi, fisiólogo húngaro, se centró en la fisiología muscular tras ganar el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1937 por sus trabajos sobre la vitamina C y el ácido fumárico. En 1942 demostró que el ATP era la fuente de energía para la contracción muscular. De hecho, observó que las fibras musculares que contenían miosina B se acortaban en presencia de ATP, pero no con miosina A, experiencia que describió más tarde como «quizá el momento más emocionante de mi vida». Con Brunó Ferenc Straub, pronto descubrió que la miosina B estaba asociada a otra proteína, a la que llamaron actina, mientras que la miosina A no lo estaba. Straub purificó la actina en 1942, y Szent-Györgyi purificó la miosina A en 1943. Se hizo evidente que la miosina B era una combinación de miosina A y actina, por lo que la miosina A conservó el nombre original, mientras que la miosina B pasó a llamarse actomiosina. A finales de la década de 1940, el equipo de Szent-Györgyi había postulado con pruebas que la contracción de la actomiosina era equivalente a la contracción muscular en su conjunto. Sin embargo, la noción contó con la oposición generalizada, incluso de personas como los premios Nobel Otto Fritz Meyerhof y Archibald Hill, que se adhirieron al dogma imperante de que la miosina era una proteína estructural y no una enzima funcional. Sin embargo, en una de sus últimas contribuciones a la investigación muscular, Szent-Györgyi demostró que la actomiosina impulsada por el ATP era el principio básico de la contracción muscular.

OriginEdit

Estructura de la fibra muscular (sarcómero) al microscopio electrónico con explicación esquemática

Para cuando Hugh Huxley se doctoró en la Universidad de Cambridge en 1952 en sus investigaciones sobre la estructura del músculo, Szent-Györgyi había convertido su carrera en la investigación del cáncer. Huxley fue al laboratorio de Francis O. Schmitt en el Instituto Tecnológico de Massachusetts con una beca posdoctoral en septiembre de 1952, donde se le unió otro becario posdoctoral inglés, Jean Hanson, en enero de 1953. Hanson se había doctorado en estructura muscular en el King’s College de Londres en 1951. Huxley había utilizado la difracción de rayos X para especular que las proteínas musculares, en particular la miosina, forman filamentos estructurados que dan lugar al sarcómero (un segmento de la fibra muscular). Su principal objetivo era utilizar la microscopía electrónica para estudiar los detalles de esos filamentos como nunca antes se había hecho. Pronto descubrieron y confirmaron la naturaleza filamentosa de las proteínas musculares. La miosina y la actina forman filamentos superpuestos, los filamentos de miosina constituyen principalmente la banda A (la región oscura de un sarcómero), mientras que los filamentos de actina atraviesan tanto la banda A como la I (región clara). Huxley fue el primero en sugerir la teoría de los filamentos deslizantes en 1953, afirmando:

«… f se postula que el estiramiento del músculo tiene lugar, no por una extensión de los filamentos, sino por un proceso en el que los dos conjuntos de filamentos se deslizan uno frente al otro; la extensibilidad será entonces inhibida si la miosina y la actina están unidas.»

Más tarde, en 1996, Huxley se arrepintió de que debería haber incluido a Hanson en la formulación de su teoría porque se basaba en su trabajo de colaboración.

Andrew Huxley, a quien Alan Hodgkin describió como «mago de los aparatos científicos», acababa de descubrir el mecanismo de transmisión del impulso nervioso (potencial de acción) (por el que él y Hodgkin ganaron más tarde el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1963) en 1949 utilizando su propio diseño de pinza de tensión, y buscaba un asociado que pudiera diseccionar adecuadamente las fibras musculares. Por recomendación de su amigo Robert Stämpfli, el médico alemán Rolf Niedergerke se unió a él en la Universidad de Cambridge en 1952. Para entonces se dio cuenta de que el microscopio de contraste de fase utilizado convencionalmente no era adecuado para las estructuras finas de las fibras musculares, por lo que desarrolló su propio microscopio de interferencia. Entre marzo de 1953 y enero de 1954 realizaron sus investigaciones. Huxley recordaba que, por aquel entonces, la única persona que había pensado en los filamentos deslizantes antes de 1953 era Dorothy Hodgkin (posteriormente ganadora del Premio Nobel de Química de 1964). Pasó el verano de 1953 en el Laboratorio Biológico Marino de Woods Hole (Massachusetts) para utilizar el microscopio electrónico. Allí conoció a Hugh Huxley y a Hanson, con quienes compartió datos e información sobre sus trabajos. Se separaron con el acuerdo de que se mantendrían en contacto, y cuando se lograra su objetivo, publicarían juntos, si alguna vez «llegaban a conclusiones similares».