Dorothy Crowfoot HODGKIN (El Cairo, 1910 – Shipston-on-Stour, UK, 1994) recibió el premio Nobel de Química en 1964 “por sus determinaciones con técnicas de rayos X de las estructuras de sustancias bioquímicas importantes”. Dorothy, hija de arqueólogos que participó en excavaciones, se doctoró en Cambridge dirigida por el profesor J.D.Bernal en 1932. Dos años después se trasladó a la Universidad de Oxford donde permaneció hasta su jubilación. En 1937 se casó con el historiador Thomas Hodgkin y tuvo dos hijos y una hija. En su conferencia del Nobel titulada “Análisis de rayos X de moléculas complejas” explicó con detalle su carrera científica. Comenzó haciendo fotografías de rayos X de la pepsina y el colesterol, de las que aprendía a obtener los términos de la serie de Fourier a partir de las amplitudes y fases observadas en los espectros, para representar diagramas de las densidades electrónicas que denotasen la posición de los átomos en la molécula. En 1942 comenzó a estudiar la constitución de la penicilina, para lo que obtuvo cristales de bencilpenicilina. Como la presencia de átomos pesados en las moléculas permite el cálculo de los ángulos de fase, Dorothy Hodgkin preparó p-bromofenoximetilpenicilina. Con los diagramas que obtuvo se supo no sólo la constitución de la penicilina sino también la existencia de un enlace peptídico reactivo responsable de su actividad antibiótica. En 1956, Dorothy Crowfoot H. inició su gran tarea: la elucidación de la estructura de la cobalamina, una coenzima denominada vitamina B12. Consiguió identificar el anillo de corrina, con un átomo de cobalto en el centro unido a los cuatro nitrógenos de cuatro anillos pirrólicos, cada uno de ellos con cadenas sustituyentes. Además, por encima y por debajo del anillo de corrina, se sitúan otras dos estructuras unidas al cobalto: si ambas son complicadas, el conjunto se llama 5’-desoxiadenosilcobalamina, pero si uno de los sustituyentes es el ion cianuro, se tiene la cianocobalamina, la forma más comercial de la vitamina, sintetizada por R.B.Woodward. Hacia el final de su disertación, Dorothy C.H. dijo que había empleado más tiempo en ‘no’ resolver estructuras que en solucionarlas, poniendo como ejemplo la insulina, de la que hizo análisis de rayos X de los cristales cúbicos, monoclínicos y romboédricos que obtuvo, a partir de los cuales Frederick Sanger dedujo la estructura completa.

Max Ferdinand PERUTZ (Viena,1914 – Cambridge, 2002) y John Cowdery KENDREW (Oxford, 1917 – Cambridge,1997) compartieron el premio Nobel de Química en 1962 “por sus estudios sobre las estructuras de las proteínas globulares”.

Max PERUTZ llegó al Cavendish Laboratory de la Universidad de Cambridge financiado por sus padres, que poseían fábricas textiles. Allí se doctoró en 1936 dirigido por el profesor J.D.Bernal, discípulo de Sir W. Henry Bragg y maestro de Dorothy Hodgkin y Rosalind Franklin. Cuando sus padres se arruinaron por la invasión de Austria por las tropas de Hitler, Sir W. Lawrence Bragg le nombró su asistente, por lo que Perutz le consideraba su padre científico. Montañero e investigador de los flujos de los glaciares, compañero de Crick, Watson y Sanger, en 1947 fundó, con Kendrew, el Medical Research Council of Molecular Biology. En su conferencia del Nobel, titulada “Análisis de rayos X de la hemoglobina” explicó que es fácil hacer un patrón de difracción del cristal de hemoglobina, pero muy laborioso obtener los datos de su estructura. La intensidad de las manchas que se obtienen en el patrón está determinada en parte por la distribución atómica en la molécula, dijo. Es necesario encontrar los términos de la serie de Fourier para representar la distribución de electrones en la red. Como referencia, Perutz introdujo dos átomos de mercurio en dos posiciones de la molécula y utilizó el computador más potente asequible en aquellos años para obtener el mapa completo de la densidad electrónica de la hemoglobina. Así, pudo determinar la estructura de esta proteína de peso molecular 64500, casi cincuenta veces mayor que la vitamina B12, que era la mayor estructura resuelta hasta el momento. Perutz dedujo que cuatro de los 10000 átomos de la molécula eran Fe, combinados con protoporfirina para formar cuatro grupos hemo. Los átomos restantes formaban cuatro cadenas de polipéptido separadas, cada una conteniendo 140 moléculas de aminoácidos; las cadenas estaban plegadas porque, por ser hidrofóbicas, se mantenían más estables agrupándose en el interior de la molécula. La estructura de la hemoglobina estaba resuelta, pero aquí no se acabó el trabajo de Perutz. Sabiendo que los grupos hemo, situados en la superficie de la molécula, son capaces de unirse al oxígeno, demostró que la oxihemoglobina es la portadora del oxigeno de los pulmones a los tejidos. Perutz terminó su conferencia pidiendo disculpas por haber expuesto trabajo en proceso.

John KENDREW, hijo de un profesor de climatología y de una historiadora de arte, comenzó su actividad química trabajando en Cambridge bajo la dirección de E.A.Moelwyn-Hughes en cinética de reacciones. Durante la Segunda Guerra Mundial estuvo colaborando en el radar y , después, como asesor científico del Comandante en Jefe aliado. Llegada la paz, entró en el Cavendish Laboratory y se doctoró en 1949 dirigido por Sir W.Lawrence Bragg. Su lección del Nobel 1962 la tituló “Mioglobina y estructura de las proteínas”. Tras los éxitos de Perutz con la hemoglobina, me dediqué a estudiar la mioglobina, una proteína más pequeña y relacionada con aquella, dijo Kendrew. La mioglobina (que obtuvimos de esperma de cachalote) tiene una sola cadena polipeptídica constituida por 150 aminoácidos y un único grupo hemo. Consta de 1260 átomos además de los hidrógenos y su peso molecular es de 17800 g/mol, pero carece de grupos adecuados para colocar los átomos de mercurio que sirvan de marcadores. El patrón de difracción de rayos X consiste en unas 25000 manchas, y cada mancha es un componente de la serie de Fourier, por lo que es necesario el uso de ordenadores, cuanto más potentes, mejor. Realizamos el análisis en tres etapas: tomando 400 manchas obtuvimos una resolución de 6 angstrom, con 10000, de 2 A, y con las 25000, de 1,4 A. Para estas últimas necesitábamos doce horas de computación con un IBM 7090. (Aunque parece que la mejora sobre la de 2 A no fue muy significativa). Obtuvimos la secuencia de los aminoácidos de la cadena, que se plegaba en una molécula compacta con una conformación helicoidal alfa. Los genetistas creen, siguió diciendo Kendrew, que el material hereditario determina sólo la secuencia de aminoácidos de una proteína, no su estructura tridimensional. La proteína se enrollaría sin información adicional; sólo los errores en la secuencia de aminoácidos da lugar a enfermedades hereditarias de la sangre.