updated 8:40 PM CEST, Aug 21, 2018

Gusano bioluminiscente tiene superpoderes de hierro

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gusano tubular

El gusano marino común produce ferritina 8 veces más eficientemente que los humanos

Investigadores de la Institución de Oceanografía Scripps de la Universidad de California en San Diego hicieron un descubrimiento con posibles impactos en la salud humana en un gusano tubular de pergamino, el invertebrado marino Chaetopterus sp., que reside en los lechos marinos fangosos.

Un nuevo estudio publicado el jueves en Biochemical Journal revela que el gusano tubular, también conocido por su bioluminiscencia, tiene una ferritina con el rendimiento catalítico más rápido jamás descrito, casi ocho veces más rápido que el de las capacidades humanas.

La ferritina es una importante proteína que se encuentra en casi todos los organismos vivos ya que maneja el metabolismo del hierro en las células al almacenarlo y liberarlo de manera controlada. En los seres humanos, es fundamental para el almacenamiento de hierro y el metabolismo del hierro, ayudando a equilibrar el hierro en la sangre.

"Nos sorprendió descubrir que a pesar de que la ferritina del gusano tubular es muy similar a la ferritina humana, supera mucho a la variante humana", dijo el científico investigador de Scripps, Dimitri Deheyn, el investigador principal del estudio. "Existen importantes implicaciones de la investigación biotecnológica para este hallazgo, en particular para los muchos laboratorios que desarrollan aplicaciones de ferritina".

Este descubrimiento también tiene importantes implicaciones para la salud humana en la investigación biomédica, ya que la ferritina es una proteína esencial para las personas con deficiencia de hierro y problemas generales del metabolismo del hierro. Este descubrimiento puede ser una nueva herramienta en la investigación futura de la ferritina para su uso en pacientes, gracias a su biocompatibilidad y capacidad para transportar, proteger y administrar pequeñas moléculas como medicamento a objetivos específicos.

Chaetopterus sp.El gusano tubular de pergamino ha sido estudiado durante mucho tiempo por el laboratorio de Deheyn, principalmente por sus capacidades bioluminiscentes. La especie también tiene la capacidad única de mantener su luz azul encendida durante horas, y algunas veces días, significativamente más que la mayoría de los organismos bioluminiscentes que normalmente se iluminan solo durante milisegundos o segundos. Un estudio publicado en 2016 en Scientific Reports por el investigador postdoctoral de Scripps, Renu Rawat, sugirió que la ferritina en el moco del gusano permitía la producción sostenida de luz.

Debido al efecto estimulante de la luz, los investigadores consideraron de interés la presencia de ferritina en el moco para comprender mejor su papel en este patrón inusual de producción de luz en el gusano tubular.

"El vínculo con la bioluminiscencia es increíblemente importante, y recién estamos empezando a comprender cómo influye la ferritina en la bioluminiscencia y por qué la ferritina funciona mucho más rápido en este organismo", dijo la investigadora postdoctoral de Scripps y coautora del estudio, Evelien De Meulenaere, quien ha estado estudiando las propiedades únicas de este gusano tubular por más de tres años.

De Meulenaere describió que la ferritina tiene la forma de una pelota de fútbol, con aberturas que retoman el hierro cuando está disponible, lo almacenan y lo liberan cuando es necesario. Esa estructura específica permite un amplio rango en aplicaciones, desde médicas hasta ambientales. Podría ayudar a dirigir la liberación del medicamento, funcionar como un agente de contraste seguro y, al mismo tiempo, utilizarse para el tratamiento del agua mediante la recolección selectiva y el almacenamiento de contaminantes.

En su investigación, De Meulenaere probó dos enfoques diferentes para medir la respuesta enzimática, cubriendo diferentes escalas de tiempo. Ambos enfoques compararon las reacciones de la ferritina del gusano con la ferritina humana. En el primer enfoque, se añadió hierro a los tubos de reacción que contenían las ferritinas respectivas, después de lo cual se midió la cantidad restante de hierro ferroso dejado en solución a lo largo del tiempo (1-2 horas). El segundo analizó en una escala de milisegundos la cantidad de óxido de hierro que se creó dentro de la ferritina, indicada por la generación de coloración "oxidada" del tubo. Ambos enfoques determinaron que la ferritina del gusano convertía el hierro significativamente más rápido.

El gusano tubular es penetrante en los fondos marinos fangosos cercanos a la costa. El utilizado en este estudio es común en todo San Diego y el sur de California, sin embargo, se pueden encontrar diferentes variaciones del gusano tubular en las zonas costeras templadas de todo el mundo.

Considerado una especie invasora que normalmente vive en un tubo que se acumula en el barro, el gusano y su revestimiento tubular también están siendo estudiados por investigadores en el laboratorio de Deheyn para analizar aún más su resistencia al calor.

Artículo científico: First biochemical and crystallographic characterization of a fast-performing ferritin from a marine invertebrate

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