Roger Yonchien Tsien (en chino tradicional 錢永健; en chino simplificado 钱永健; en pinyin Qián Yǒngjiàn) (Nueva York, 1 de febrero de 1952-Eugene, Oregón; 24 de agosto de 2016)Roger Y. Tsien, chemist who shared Nobel for Alzheimer’s research tool, dies at 64 fue un bioquímico estadounidense, de origen chino, profesor en el Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad de San Diego. En el año 2008 fue galardonado con el Premio Nobel de Química, por «su descubrimiento y desarrollo de la proteína verde fluorescente» (GFP,por sus siglas en inglés), junto al también estadounidense Martin Chalfie, y al japonés Osamu Shimomura. El premio, de 10 millones de coronas suecas (1,4 millones de dólares o 1,03 millones de euros) se reparte entre los tres por partes iguales.
Según el comunicado de prensa de la Real Academia Sueca de Ciencias en Estocolmo, el profesor Tsien "extendió la paleta de colores más allá del verde, lo cual permite a los investigadores dar a las proteínas y células diferentes colores, para seguir varios procesos biológicos al mismo tiempo." El propio Tsien declaró, en conferencia telefónica tras la noticia de la adjudicación del Premio Nobel de Química 2008, que él no se considera un científico chino: "Me crie en los Estados Unidos y desde entonces he pasado mi vida aquí. Pero, si les sirve a las personas en China, espero que el premio inspire a estudiantes y científicos allá."
Tsien también fue pionero en la obtención de imágenes de calcio.
Biografía Roger Y. Tsien nació en 1952 en Nueva York, Aunque creció en Livingston (Nueva Jersey), en el seno de una familia chino-estadounidense. Su padre era ingeniero mecánico, y sus tíos por parte de madre eran profesores de ingeniería en el Instituto Tecnológico de Massachusetts. Tsien, que se considera a sí mismo ingeniero molecular, dijo en una ocasión: «estoy facultado por mi herencia para desarrollar este tipo de trabajo».Steele, D. (2004) Cells aglow. HHMI Bulletin, Summer 2004, 22–26
Tsien sufría de asma de pequeño, por lo que pasaba gran parte de su tiempo en casa. Así, dedicaba largas horas a experimentos químicos en su laboratorio del sótano. Con dieciséis años ganó el primer premio de la Intel Science Talent Search, competición a nivel nacional en los Estados Unidos para estudiantes de secundaria, con un proyecto sobre cómo los metales se unen al tiocianato.
Estudió en la Universidad de Harvard con una beca National Merit, graduándose con un Bachelor of Science en física y química en 1972. Se graduó con summa cum laude. Tras su titulación se unió al Laboratorio Fisiológico de la Universidad de Cambridge, Inglaterra, con la ayuda de una beca Marshall, y residió en el Churchill College de Cambridge. Recibió su doctorado en fisiología en 1977, por una investigación sobre el diseño y uso de herramientas químicas orgánicas en fisiología celular supervisada formalmente por Richard Adrian en el departamento de fisiología y asistida por Andy Holmes, Gerry Smith y Jeremy Sanders en el departamento de química.
Investigación Tras obtener su doctorado, Tsien fue investigador asociado en el Gonville and Caius College de Cambridge, de 1977 hasta 1981. Fue nombrado miembro del profesorado de la Universidad de California en Berkeley, de 1982 a 1989. A partir de 1989, trabajó en la Universidad de California en San Diego, como profesor de farmacología y profesor de química y bioquímica, y como investigador del Instituto Médico Howard Hughes.
Tsien contribuyó a los campos de la biología celular y la neurobiología al descubrir marcadores fluorescentes genéticamente programables, lo que permitió a los científicos observar el comportamiento de las moléculas en células vivas en tiempo real. También desarrolló indicadores fluorescentes de iones de calcio y otros iones importantes en los procesos biológicos.
En 2004, Tsien recibió el Premio Wolf de Medicina "por su contribución fundamental al diseño y la aplicación biológica de nuevas moléculas fluorescentes y fotolábiles para analizar y perturbar la transducción de señales celulares".
En 2008, Tsien compartió el Premio Nobel de Química con Osamu Shimomura y Martin Chalfie por "la proteína fluorescente verde: descubrimiento, expresión y desarrollo".
Proteínas fluorescentes Las proteínas fluorescentes multicolores desarrolladas en el laboratorio de Tsien son utilizadas por los científicos para rastrear dónde y cuándo se expresan ciertos genes en células u organismos completos. Normalmente, el gen que codifica una proteína de interés se fusiona con el gen de una proteína fluorescente, lo que provoca que la proteína de interés brille dentro de la célula cuando esta se irradia con una longitud de onda de luz adecuada, permitiendo a los microscopistas rastrear su ubicación en tiempo real. Esta técnica es tan popular que ha añadido una nueva dimensión a los campos de la biología molecular, la biología celular y la bioquímica.
Desde el descubrimiento de la GFP de tipo salvaje, se han diseñado y probado numerosos mutantes diferentes de GFP. El primer avance significativo fue una mutación puntual (S65T) reportada por Tsien en 1995 en Nature. Esta mutación mejoró drásticamente las características fluorescentes (tanto intensidad como fotoestabilidad) y espectrales de la GFP. Se puede observar claramente un desplazamiento del pico de excitación principal a 488 nm, mientras que el pico de emisión permanece en 509 nm, lo que coincide muy bien con las características espectrales de las instalaciones FITC comúnmente disponibles. Todo esto amplificó en gran medida la practicidad del uso de GFP por parte de los científicos en sus investigaciones. Tsien contribuyó principalmente a gran parte de nuestra comprensión de cómo funciona la GFP y al desarrollo de nuevas técnicas y mutantes de GFP.
Entre los antiguos alumnos de Roger Y. Tsien se encuentran Atsushi Miyawaki y Alice Y. Ting.
Cronogramas del desarrollo de GFP en los que participó Tsien:
1994: Tsien demostró el mecanismo por el cual el cromóforo GFP se forma en una reacción química que requiere oxígeno pero sin la ayuda de otras proteínas. 1994–1998: Tsien y sus colaboradores crearon diversas mutaciones de GFP mediante modificación genética y ajustes estructurales. Las variantes de GFP recién creadas pueden brillar con mayor intensidad y mostrar diferentes colores, como amarillo, cian y azul. 2000–2002: Tsien produjo variantes monoméricas de DsRED, que pueden brillar en tonos rojos, rosas y naranjas. Sorprendentemente, desde entonces, las complejas redes macromoleculares de los organismos vivos pueden etiquetarse o marcarse utilizando "todos los colores del arco iris".
Otros aspectos destacados detallados involucrados por Tsien:
2002: Se reveló la diferencia estructural crucial entre GFP y DsRed. Un doble enlace adicional en el cromóforo de DsRed extiende su conjugación, lo que provoca el desplazamiento al rojo. 2002: Se desarrolló por primera vez la proteína DsRed monomérica (mRFP). 2004: Se generaron nuevas proteínas fluorescentes "fruta" (mediante evoluciones dirigidas in vitro e in vivo).
En 2009, el grupo de Tsien desarrolló un nuevo tipo de proteína fluorescente infrarroja (IFP), que fue posteriormente descrita y publicada en Science. Las nuevas IFP se desarrollan a partir de fitocromos bacterianos en lugar de organismos multicelulares como las medusas. En condiciones normales, los fitocromos bacterianos absorben luz para la señalización en lugar de fluorescencia, pero pueden volverse fluorescentes tras la eliminación de algunas de las partes de señalización mediante técnicas genéticas como la mutagénesis dirigida. Para fluorescer, las IFP requieren un cromóforo exógeno, la biliverdina.
En 2016, se desarrolló una nueva clase de proteína fluorescente a partir de una ficobiliproteína de cianobacteria (Trichodesmium erythraeum) , α- aloficocianina, y se denominó proteína fluorescente ultra roja pequeña (smURFP). smURFP autoincorpora autocatalíticamente el cromóforo biliverdina sin necesidad de una proteína externa, conocida como liasa. Las proteínas fluorescentes derivadas de medusas y corales requieren oxígeno y producen una cantidad estequiométrica de peróxido de hidrógeno al formarse el cromóforo. smURFP no requiere oxígeno ni produce peróxido de hidrógeno y utiliza el cromóforo biliverdina. smURFP tiene un coeficiente de extinción elevado (180.000 M⁻¹ cm⁻¹) y un rendimiento cuántico moderado (0,20), lo que le confiere un brillo biofísico comparable al de eGFP y es aproximadamente dos veces más brillante que la mayoría de las proteínas fluorescentes rojas o infrarrojas derivadas de corales. Las propiedades espectrales de smURFP son similares a las del colorante orgánico Cy5.
Secuenciación de próxima generación Tsien sentó las bases de la tecnología de secuenciación de nueva generación, que se popularizó rápidamente. El 26 de octubre de 1990, Tsien y colaboradores presentaron una patente para la secuenciación por etapas ("base por base") con bloqueadores 3' removibles en matrices de ADN. Illumina integró este concepto con la clonación de ADN para su secuenciador de nueva generación.
Imágenes de calcio Tsien fue un pionero en la obtención de imágenes de calcio y conocido por desarrollar varios colorantes que se vuelven fluorescentes en presencia de iones específicos como el calcio. Uno de estos colorantes, fura-2, se utiliza ampliamente para rastrear los cambios en la concentración de calcio dentro de las células. indo-1 y fluo-3, otros indicadores de calcio populares, también fueron desarrollados por el grupo de Tsien en 1985 y 1989, respectivamente. También ha desarrollado indicadores fluorescentes para otros iones como magnesio, zinc, cobre, hierro, plomo, cadmio, aluminio, níquel, cobalto y mercurio.
La aequorina también es una herramienta útil para indicar el nivel de calcio dentro de las células; sin embargo, tiene algunas limitaciones, principalmente que su grupo prostético, la coelenterazina, se consume irreversiblemente al emitir luz, por lo que requiere la adición continua de coelenterazina al medio. Para superar estos problemas, el grupo de Tsien también desarrolló el sensor basado en calmodulina, llamado Cameleon.
Flash-EDT2 FlAsH-EDT2 es un método de investigación bioanalítica desarrollado por Roger Tsien y colegas en 1998, en el que la abreviatura significa Fluorescin A r Senical Hairpin Binder- Ethane Di Thiol (FlAsH-EDT2).B. Albert Griffin; Stephen R. Adams; Roger Y. Tsien (1998). "Specific Covalent Labeling of Recombinant Protein Molecules Inside Live Cells". Science. 281 (5374): 269–72. Bibcode:1998Sci...281..269G. doi:10.1126/science.281.5374.269. PMID 9657724 El compuesto organoarsénico FlAsH -EDT2 se utiliza para el marcaje sitio-específico de proteínas que poseen un motivo de tetracisteína (es decir, Cys-Cys-Xxx-Xxx-Cys-Cys) en células vivas. Una vez unido, la excitación del compuesto con luz de 508 nm provoca una brillante emisión verde fluorescente a 528 nm. FlAsH-EDT2 se ha utilizado como alternativa a la proteína verde fluorescente (GFP), ya que la molécula puede minimizar mejor las perturbaciones a la actividad de la proteína objetivo debido a su pequeño tamaño (es decir, masa molar <1 kDa) en relación con las GFP (es decir, masa molar ~30 kDa).
Cirugía oncológica guiada por fluorescencia Los experimentos con ratones realizados por el grupo de Tsien sugieren que la cirugía oncológica puede guiarse y asistirse mediante péptidos fluorescentes. Estos péptidos se utilizan como sondas y son inocuos para los tejidos y órganos vivos. Su vida útil en el organismo es de tan solo 4 o 5 días. Se esperan ensayos clínicos.
Actividades industriales Tsien también fue un destacado inventor bioquímico y poseía o era cotitular de aproximadamente 100 patentes hasta 2010. En 1996, Tsien cofundó Aurora Biosciences Corporation, que salió a bolsa en 1997. En 2001, Aurora fue adquirida por Vertex Pharmaceuticals. Asimismo, Tsien fue cofundador científico de Senomyx en 1999.