El biólogo Joey Davis investiga cómo las células ensamblan ribosomas, cruciales para la producción de proteínas. Su trabajo revela procesos dinámicos y flexibles en la formación de estas estructuras.
El estudio de los ribosomas, las máquinas celulares encargadas de ensamblar proteínas, es un campo fascinante que ha captado la atención del profesor asociado del MIT, Joey Davis, quien ha dedicado su carrera a desentrañar cómo estas estructuras complejas se forman. Los ribosomas están compuestos por una combinación de proteínas y moléculas de ARN, y su ensamblaje representa un rompecabezas biológico intrincado.
Davis enfatiza que comprender cómo se construyen y descomponen estas estructuras puede proporcionar información valiosa sobre cómo las alteraciones en estos procesos fundamentales pueden dar lugar a enfermedades. Sin embargo, también destaca que se trata de una cuestión biológica interesante por sí misma. “Nuestro objetivo a largo plazo es entender cómo el mundo natural ensambla estos grandes complejos de manera rápida y eficiente”, afirma.
A diferencia de la construcción de una casa, que sigue un orden secuencial estricto —desde los cimientos hasta el tejado—, el ensamblaje de ribosomas es mucho más flexible. Según Davis, las células pueden omitir pasos en el proceso y retomarlos más tarde. “En estos sistemas naturales, parece que las vías de ensamblaje son mucho más dinámicas y flexibles”, explica.
Davis ha cultivado su pasión por la construcción desde joven, influenciado por su padre carpintero. Esta curiosidad lo llevó a estudiar ingeniería biológica en la Universidad de California en Berkeley, donde comenzó a investigar interacciones biológicas a nivel molecular bajo la tutela del profesor Michael Marletta.
Después de graduarse, Davis continuó en el laboratorio de Marletta antes de trasladarse al MIT para obtener su doctorado en biología. Su investigación doctoral se centró en proteasas AAA, enzimas que eliminan proteínas dañadas de las membranas celulares. Este trabajo lo introdujo al ámbito de la biología sintética, desarrollando partes genéticas para impulsar la producción de proteínas específicas.
Posteriormente, trabajó como científico senior en Ginkgo Bioworks, donde pudo combinar su pasión por la investigación con oportunidades prácticas en biotecnología. Más tarde se unió a Scripps Research como postdoctorado, donde utilizó cámaras avanzadas para estudiar ribosomas durante su ensamblaje.
Desde 2017, tras unirse a la facultad del MIT, Davis ha liderado un grupo diverso que investiga nuevas formas de explorar fenómenos biológicos. Durante el ensamblaje ribosomal, las moléculas de ARN adoptan formas específicas para crear sitios donde se unen las proteínas. Este proceso es notablemente rápido; E. coli realiza este ensamblaje aproximadamente 100,000 veces por hora.
La técnica de criomicroscopía electrónica (cryo-EM) permite a los científicos observar este proceso con gran detalle mediante imágenes bidimensionales que luego se combinan para formar representaciones tridimensionales. En 2021, el laboratorio de Davis desarrolló un nuevo método llamado CryoDRGN, utilizando redes neuronales para analizar datos cryo-EM y generar una variedad completa de estructuras presentes en las muestras.
Davis planea aumentar significativamente el rendimiento del cryo-EM para generar conjuntos masivos de datos sobre estructuras proteicas. Esto podría mejorar los modelos basados en inteligencia artificial utilizados actualmente para predecir dichas estructuras. “Hay enormes áreas del espacio secuencial que estos modelos no predicen bien; si pudiéramos recopilar datos sobre esas secuencias masivamente, eso podría servir como datos clave para métodos avanzados de predicción”, concluye.