Quién descubrió la estructura de las proteínas: Pauling y la hélice alfa
El descubrimiento de la estructura de las proteínas es uno de los hitos más significativos de la biología molecular del siglo XX. Aunque se trata de un logro colectivo construido sobre décadas de investigación, el nombre de Linus Pauling ocupa un lugar central en esta historia. Junto a sus colaboradores Robert Corey y Herman Branson, Pauling propuso en 1951 los dos motivos estructurales fundamentales de las proteínas: la hélice alfa y la lámina beta. Su trabajo transformó la bioquímica y abrió el camino hacia la biología estructural moderna.
Los antecedentes: William Astbury y los primeros rayos X
Antes de Pauling, el británico William Astbury fue pionero en aplicar la cristalografía de rayos X al estudio de las proteínas. Desde la Universidad de Leeds, a partir de 1928, Astbury analizó la queratina —la proteína que constituye la lana y el cabello— y observó que existía en dos estados: enrollado y estirado. A estos estados los denominó forma α y forma β, términos que perduran hasta hoy.
En 1931, Astbury propuso que los puentes de hidrógeno entre los grupos principales de la cadena polipeptídica contribuían a estabilizar la estructura de las proteínas. Aunque sus modelos no eran precisos en los detalles geométricos, capturaban una verdad esencial que Pauling retomaría y perfeccionaría dos décadas después. Astbury fue, en palabras de los historiadores de la ciencia, quien formuló las preguntas correctas; Pauling quien dio las respuestas correctas.
Linus Pauling: el químico que dobló un papel
En 1948, mientras era profesor visitante en la Universidad de Oxford, Linus Pauling aprovechó un período de convalecencia en cama para reflexionar sobre la estructura de las proteínas. Tomó una hoja de papel y la dobló en los puntos donde sabía, por principios de la química teórica, que la cadena polipeptídica podía girarse. El resultado fue una estructura helicoidal que se ajustaba a todas las restricciones geométricas conocidas.
Pauling aplicó dos conocimientos clave que otros investigadores habían pasado por alto o ignorado en sus modelos: la planaridad del enlace peptídico —que él mismo había determinado mediante su teoría de resonancia— y la formación de puentes de hidrógeno intramoleculares entre grupos NH y CO separados por determinado número de residuos. Estas restricciones condicionaban la geometría posible de la cadena y llevaban inevitablemente a una hélice de paso no entero (3,6 residuos por vuelta), lo que contradecía los modelos previos que exigían simetría de números enteros.
El equipo: Corey y Branson
De vuelta al California Institute of Technology (Caltech), Pauling retomó la colaboración con Robert Corey, cristalógrafo de rayos X que llevaba años midiendo con gran precisión las estructuras de aminoácidos y péptidos pequeños. Corey aportó los datos experimentales necesarios para confirmar que los parámetros geométricos del modelo eran compatibles con la realidad observada. Las longitudes de enlace y los ángulos propuestos por Pauling y Corey resultaron tan precisos que no fueron superados en exactitud durante más de cuarenta años.
El tercer colaborador fue Herman Branson, físico afroamericano que se encontraba en Caltech en calidad de investigador visitante. Pauling le encargó identificar matemáticamente todas las posibles estructuras helicoidales compatibles con las reglas de química estructural establecidas. Branson realizó esos cálculos y halló dos soluciones principales: la hélice alfa de 3,6 residuos por vuelta y la hélice gamma de 5,1 residuos por vuelta. Su contribución fue decisiva, aunque históricamente ha sido subestimada: cuando Caltech difundió la noticia del descubrimiento, el nombre de Branson fue omitido del comunicado de prensa, y cuando Pauling recibió el Premio Nobel en 1954, el trabajo de Branson no fue reconocido públicamente. El propio Branson señaló en cartas posteriores que su aportación había sido mayor de lo que el artículo final reflejaba.
Las publicaciones de 1951
En la primavera de 1951, el grupo publicó una serie de artículos en las Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) que constituyeron un punto de inflexión en la biología estructural. Los trabajos más influyentes fueron:
- «The structure of proteins: two hydrogen-bonded helical configurations of the polypeptide chain» (Pauling, Corey y Branson), que presentaba la hélice alfa y la hélice gamma.
- Un artículo independiente de Pauling y Corey que describía la lámina beta plegada, la segunda gran configuración secundaria de las proteínas.
Estos modelos se basaron exclusivamente en principios de química —enlace, resonancia, geometría molecular— sin necesidad de nuevos datos cristalográficos de proteínas completas. Esta estrategia de model building, combinación de razonamiento teórico y datos experimentales de pequeñas moléculas, fue adoptada dos años después por James Watson y Francis Crick para resolver la estructura del ADN, quienes citaron explícitamente el enfoque de Pauling y Corey como inspiración metodológica.
El Nobel y el legado científico
En 1954, Linus Pauling recibió el Premio Nobel de Química «por sus investigaciones sobre la naturaleza del enlace químico y su aplicación al esclarecimiento de la estructura de sustancias complejas», categoría en la que el trabajo sobre proteínas ocupaba un lugar central. Pauling es el único científico que ha recibido dos Premios Nobel sin compartirlos: el segundo, de la Paz, llegó en 1962 por su activismo contra las pruebas nucleares.
Las estructuras propuestas por el equipo de Pauling se confirmaron a lo largo de los años cincuenta y sesenta mediante cristalografía de rayos X de alta resolución. La hélice alfa y la lámina beta son hoy los pilares sobre los que se interpreta la estructura secundaria de todas las proteínas conocidas, desde enzimas y anticuerpos hasta proteínas de membrana y motores moleculares. Sin este marco conceptual, disciplinas como el diseño racional de fármacos o la predicción computacional de estructuras proteicas —como la desarrollada por AlphaFold a partir de 2020— no habrían tenido base sobre la que construirse.
¿Un descubrimiento individual o colectivo?
La pregunta de quién descubrió la estructura de las proteínas no admite una respuesta unipersonal. Astbury sentó las bases conceptuales en los años treinta. Corey proporcionó los datos geométricos precisos. Branson realizó el trabajo matemático que identificó las soluciones helicoidales posibles. Y Pauling aportó la visión teórica, la intuición química y el liderazgo intelectual que integraron todas esas piezas en un modelo coherente y predictivo. La historia de la ciencia atribuye el descubrimiento principalmente a Pauling porque fue quien concibió el marco teórico correcto y quien publicó y defendió el modelo en el momento decisivo, pero el reconocimiento completo incluye a sus colaboradores, especialmente a los injustamente olvidados Corey y Branson.
Preguntas frecuentes
¿Quién descubrió la estructura de las proteínas?
El mérito principal se atribuye a Linus Pauling, quien junto a Robert Corey y Herman Branson propuso en 1951 la hélice alfa y la lámina beta, los dos motivos estructurales fundamentales de las proteínas. William Astbury había sentado antecedentes importantes en los años treinta con estudios de rayos X.
¿Qué es la hélice alfa?
La hélice alfa es una configuración helicoidal de la cadena polipeptídica en la que cada grupo NH forma un puente de hidrógeno con el grupo CO situado cuatro residuos más adelante en la secuencia. Completa una vuelta cada 3,6 residuos de aminoácido. Fue propuesta por Pauling, Corey y Branson en 1951.
¿Por qué recibió Pauling el Premio Nobel relacionado con las proteínas?
En 1954, Pauling recibió el Premio Nobel de Química por sus investigaciones sobre la naturaleza del enlace químico y su aplicación al esclarecimiento de la estructura de sustancias complejas, trabajo que incluía de forma destacada el descubrimiento de la hélice alfa y la lámina beta de las proteínas.
¿Cuál fue el papel de Herman Branson en el descubrimiento?
Herman Branson fue el físico que realizó los cálculos matemáticos para identificar todas las estructuras helicoidales posibles compatibles con las reglas de química estructural establecidas por Pauling y Corey. Fue coautor del artículo de 1951 pero su contribución fue históricamente subestimada; no fue mencionado en el comunicado de prensa de Caltech ni reconocido en el Nobel de Pauling.
¿Cómo influyó el trabajo de Pauling sobre proteínas en el descubrimiento del ADN?
Watson y Crick adoptaron explícitamente el método de model building de Pauling y Corey para resolver la estructura del ADN en 1953. Los parámetros geométricos del enlace y el uso de puentes de hidrógeno como principio organizador fueron aplicados directamente al modelo de la doble hélice del ADN.