Una vuelta por la Suecia de los años 20

Aunque las primeras formas de la centrífuga básica datan de hace más de 150 años, cuando se reconoció por primera vez su valor para separar la nata de la leche, la historia de la ultracentrífuga analítica nos lleva a la década de 1920 y al químico Theodor Svedberg en Uppsala, Suecia.

Mientras investigaba las propiedades de difusión, absorción de la luz y sedimentación de los coloides en la Universidad de Uppsala, Svedberg se interesó cada vez más en los desafíos de combinar la química y la centrifugación. En 1923, con la ayuda de compañeros de trabajo como J. B. Nichols y el ingeniero Alf Lysholm, Svedberg desarrolló la primera ultracentrífuga, capaz de alcanzar 42 000 rpm (900 000 × g), que también incluía un sistema óptico para recopilar datos de sedimentación.

Theodor Svedberg

Théodor Svedberg

 

Su protocolo fue bastante similar al utilizado con la UCA de hoy en día: Las soluciones de proteínas-coloides se encerraban en cubetas de cristal de roca paralelas planas, con cada conjunto cubierto por una capa de aceite de vacío y colocado en un rotor sobre un eje vertical equipado con un sistema de enfriamiento. La carcasa tenía dos ventanas para que un haz de luz UV pudiera irradiarse a través de la muestra durante la centrifugación, con imágenes detectadas mediante una cámara UV.1

Los resultados iniciales de Svedberg con la UCA le convencieron de que las proteínas eran agregados de una única unidad grande con un peso molecular de 17 500 Da (posteriormente denominada “la Svedberg” en su honor). Pensaba (erróneamente, como se averiguó más tarde) que todas las proteínas eran simplemente múltiplos de esta unidad básica.

Independientemente de esta idea errónea inicial, en 1926, Svedberg se convirtió en el primer investigador en utilizar lo que se llama hoy en día equilibrio de sedimentación para determinar el peso molecular de proteínas complejas como la hemoglobina y la ovoalbúmina, iniciando así una revolución en el conocimiento científico de la estructura de las proteínas.2,3

La ultracentrífuga de turbina de aceite de Svedberg se convertiría en un instrumento indispensable para los químicos relacionados con las proteínas durante casi 20 años. Siguió diseñando y construyendo nuevos rotores para su invención hasta estar seguro de haber logrado la mayor velocidad de funcionamiento posible.

Según la leyenda, desarrolló gran parte de este trabajo no en su laboratorio, sino en una cabaña situada en una zona boscosa a una gran distancia. Allí determinaría con precisión lo rápido que podría girar un rotor de acero aumentando su velocidad de rotación (mediante control remoto) hasta que el rotor explotaba literalmente. Utilizó un sismógrafo para registrar cada explosión. 4

Svedberg con un compañero de trabajo en 1926.

Svedberg with a colleague in 1926.

 

También en 1926, Svedberg fue galardonado con un Premio Nobel, pero no por construir la primera ultracentrífuga analítica, como algunos creen, sino por su revolucionario trabajo en química coloidal. Sus estudios demostraron que las proteínas son macromoléculas compuestas por átomos unidos mediante enlaces covalentes. Posteriormente, la UCA se convertiría en la técnica fundamental utilizada para el desarrollo temprano de los campos de la bioquímica y la biología molecular.5

Los principios de la UCA, establecidos por Svedberg y sus compañeros en Suecia, han cambiado poco desde 1926. En ese momento parecía que la adopción de esta nueva tecnología solo podía ir a más.

Gracias a otros científicos influyentes de Francia y América, así fue.

1Koehler CSW. Developing the ultracentrifuge. Today’s Chemist at Work 2003:(2)63-66.
2Buie J. Evolution of the lab centrifuge. Lab Manager 2010;5(4):38-39.
3Serdyuk IN, Zaccai NR, Zaccai J. Methods in molecular biophysics: structure, dynamics, function. 1.ª ed. Nueva York (NY): Cambridge University Press; 2007.
4Schuck P. Sedimentation velocity analytical ultracentrifugation: discrete species and size-distributions of macromolecules and particles. Boca Raton (FL): CRC Press; 2016.
5Balbo A, Schuck P. Analytical ultracentrifugation in the study of protein self-association and heterogeneous protein-protein interactions. Protein Biophysics Resource, Division of Bioengineering & Physical Science, ORS, OD, National Institutes of Health, Bethesda, Maryland [citado el 2 de noviembre de 2016].