Una bacteria marina arroja luz sobre el control de metales tóxicos

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océano bacterias

Ferritina recién descubierta apunta a un proceso de desintoxicación sin precedentes

En una investigación dirigida por la Universidad de East Anglia (UEA), una bacteria que habita en el océano ha brindado nuevos conocimientos sobre cómo se protegen las células de los efectos tóxicos de los iones metálicos, como el hierro y el cobre.

Aunque son esenciales para la vida, los iones metálicos también pueden generar especies reactivas de oxígeno o ROS (del inglés Reactive Oxygen Species): moléculas altamente reactivas que dañan las células cuando intentan formar enlaces con otras moléculas.

En los seres humanos, las especies reactivas de oxígeno están vinculadas al envejecimiento y también a enfermedades como los cánceres.

Para reducir los efectos tóxicos del hierro, una familia de proteínas llamadas ferritinas desintoxica y almacena los iones metálicos dentro de su cáscara de proteína con forma de balón de fútbol, generando un depósito seguro pero accesible que la célula puede utilizar cuando escasea el hierro en el medio ambiente.

Trabajando con investigadores de la Universidad de Essex y el Instituto Scripps en California, el equipo de la UEA descubrió cómo una ferritina en una bacteria marina en particular logra llevar a cabo este proceso de desintoxicación.

Inusualmente, la bacteria produce la ferritina en respuesta a los altos niveles de cobre, no de hierro.

El equipo descubrió que no había interacción directa entre la ferritina y el cobre, sino que la ferritina catalizó un nuevo tipo de reacción entre el oxígeno y el hierro. Esto generó una forma de la ferritina que tiene una capacidad mejorada para desintoxicar ROS directamente, mientras que también desempeña sus funciones de almacenamiento y desintoxicación de hierro.

El profesor Nick Le Brun, de la Escuela de Química de la UEA, dijo: "Creemos que el hierro involucrado en esta nueva vía ha sido desplazado por el cobre de otras proteínas que contienen hierro, y la bacteria controla la toxicidad del hierro desplazado al producir la ferritina. Esto es de particular interés porque la ferritina involucrada se parece más a la de los animales que a otras bacterias".

Este tipo de proceso no ha sido detectado previamente por los científicos y confirma que existen muchos diferentes mecanismos de ferritina que funcionan en diferentes organismos.

bacteria océano

El Dr. Dima Svistunenko, de la Universidad de Essex, dijo: "La química entre el hierro y el O2, que genera ROS dañinas, se ha estudiado en muchos sistemas, e incluye una serie de ferritinas de una variedad de organismos. Pero, aquí, vimos una reactividad completamente nueva, que apunta a un proceso de desintoxicación sin precedentes que implica una transferencia de electrones de largo alcance a través de la molécula de proteína".

Una búsqueda en las bases de datos genómicas llevada a cabo por el equipo también reveló que muchas otras bacterias marinas similares pueden producir ferritinas similares en condiciones de estrés.

El equipo planea expandir ahora su investigación para estudiar qué tan extendido está el nuevo mecanismo.

"Ninguna de las ferritinas estudiadas anteriormente, o incluso las enzimas de hierro en general, reaccionan de la forma en que lo hace esta ferritina recién descubierta", dijo el profesor Le Brun.

"Esta nueva química no solo representa un gran avance para nuestra comprensión de los procesos antioxidantes naturales, sino que también revela nuevas posibilidades para los futuros biocatalizadores diseñados que podrían, por ejemplo, encontrar uso en el desarrollo de fármacos".

'Reaction of O2 with a di-iron protein generates a mixed valent Fe2+/Fe3+ center and peroxide' se publica en PNAS el 14 de enero de 2019.

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