El Dr. Raúl Araya Secchi, profesor asistente de la Facultad de Ingeniería, Arquitectura y diseño (FIAD) de la Universidad San Sebastián e investigador asociado del Centro Ciencia & Vida, lidera un estudio que utiliza herramientas de inteligencia artificial como AlphaFold para explorar la evolución de la prestina, una proteína única en mamíferos que amplifica el sonido en el oído interno y permite que capten un amplio rango de frecuencias. La investigación promete abrir nuevas perspectivas sobre las bases moleculares de la audición y sus alteraciones.
Un equipo de científicos chilenos, liderado por el Dr. Raúl Araya del Centro Ciencia & Vida de la Universidad San Sebastián, ha dado un paso crucial en la comprensión de la audición en mamíferos. Utilizando herramientas avanzadas como AlphaFold y simulaciones de dinámica molecular, los investigadores analizan la evolución de la prestina, una proteína esencial en el oído interno que actúa como un amplificador del sonido. “Estoy tratando de entender cómo funciona usando estas herramientas computacionales”, explica el especialista. Estos estudios no solo destacan la singularidad de la prestina en los mamíferos, sino que también podría abrir puertas al conocimiento de las bases moleculares del proceso auditivo y sus alteraciones.
Desde su laboratorio en las instalaciones del Centro en Huechuraba, el Dr. Araya Secchi utiliza herramientas de biofísica computacional para desentrañar los secretos de esta proteína única, esencial para la amplificación de sonidos en el oído interno de los mamíferos. “Es una proteína con una función motora inusual que permite a las células del oído interno cambiar de tamaño en respuesta a ciertas frecuencias. Esto amplifica sonidos específicos, permitiéndonos escuchar desde el caer de un alfiler hasta un trueno», explica el investigador.
La prestina no siempre fue lo que es hoy. Originalmente, cumplía una función de transporte de cloro en organismos no-mamíferos (peces, reptiles, aves). Sin embargo, durante millones de años evolucionó hasta convertirse en un motor molecular especializado en los mamíferos. Este cambio radical ocurrió en dos etapas clave: primero, cuando estos se diferenciaron de los reptiles; y luego, cuando los mamíferos placentarios (como los humanos) se separaron de los marsupiales y monotremas. “Esos son los dos grandes puntos de cambio que vemos en nuestro análisis”, detalla.
Para explorar este fenómeno, el Dr. Araya Secchi y su equipo, en colaboración con el Dr. Víctor Castro de la Universidad de Chile emplean una serie de herramientas computacionales entre las que destaca AlphaFold. Este es un sistema de inteligencia artificial desarrollado por DeepMind, perteneciente a Google, que predice cómo las proteínas adoptan sus estructuras tridimensionales a partir de sus secuencias de aminoácidos. Este avance ha revolucionado la biología, ya que conocer la forma de una proteína es clave para comprender su función y desarrollar tratamientos médicos.
AlphaFold utiliza redes neuronales profundas y ha demostrado un nivel de precisión que rivaliza con técnicas experimentales tradicionales, permitiendo a los científicos explorar estructuras proteicas de manera más rápida y eficiente. «Estamos reconstruyendo modelos hipotéticos de cómo pudo ser esta proteína en sus ancestros. Esto nos permite rastrear los cambios evolutivos en su secuencia, estructura y función», comenta.
En colaboración con investigadores de Valparaíso también están «resucitando» estas proteínas ancestrales en el laboratorio, recreándolas a partir de fragmentos de ADN y estudiando sus propiedades. Estas mediciones permitirán validar las predicciones computacionales y profundizar en la comprensión de su evolución.
La prestina es un componente esencial en la amplificación coclear, un fenómeno que otorga a los mamíferos una audición excepcionalmente sensible y precisa. «Gracias a esta proteína, los mamíferos tienen un rango auditivo amplio y la capacidad de detectar sonidos suaves que otras especies no pueden percibir», explica Araya.
“La audición de los mamíferos tiene una gran selectividad de frecuencias, entonces podemos fijar un rango muy largo y también de amplitudes. Una persona puede escuchar la caída de un alfiler y también un trueno y eso en parte lo realiza este fenómeno de la amplificación coclear. Esto significa que hay unas células especializadas en la cóclea que amplifican ciertas frecuencias de sonido y para ello cambian de tamaño frente a la misma frecuencia que está vibrando en el oído interno”, detalla.
“Así la función motora de esta proteína lo que hace es cambiar su aspecto, el área que ocupa en la membrana celular. No es como un canal que transporta algo y se abre o se cierra. Si no que cambia de una conformación compacta a una expandida en respuesta a cambios del potencial de membrana”, sostiene.
Sin embargo, esta capacidad no está exenta de controversias. Algunos estudios sugieren que ciertos mecanismos similares podrían estar presentes en aves, pero los datos actuales indican que la función motora de la prestina es exclusiva de los mamíferos. “Hay algunos investigadores que dicen que existe un amplificador coclear en animales que no son mamíferos pero la discusión está en si ese amplificador es la prestina o se trata de otro mecanismo”.
Los mamíferos tuvieron que adaptarse a escuchar este rango de frecuencias más alto para evitar ser devorados por otros depredadores mayores. Si no contáramos con esta propiedad probablemente no podríamos escuchar sonidos de bajo volumen y no podríamos amplificar sonidos de esas características, dice el especialista. “No seríamos sordos, pero percibiríamos una menor riqueza de sonidos que en la actualidad”. De hecho comenta que hay mutaciones en prestina que pueden llevar a una sordera parcial hereditaria.
El trabajo del Dr. Araya se sitúa en la intersección de la biología molecular, la evolución y la tecnología de punta. Aunque el estudio de la prestina es un campo de nicho, el investigador destaca su relevancia científica y el uso de herramientas innovadoras que han ganado reconocimiento global, como el premio Nobel otorgado a AlphaFold en 2024.
Con planes de publicar sus hallazgos en 2025, el Dr. Araya no solo busca desentrañar los misterios de esta proteína, sino también posicionar a la ciencia latinoamericana en el mapa global. “Es un área con pocos competidores, pero con un gran potencial para generar conocimiento único y relevante», concluye.
La investigación de la prestina no solo amplía nuestra comprensión de la biología auditiva, sino que también destaca cómo la ciencia puede conectar la historia evolutiva con la tecnología del futuro.
Equipo Prensa
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