Se llama NERNST y fue dise\u00f1ado por investigadores e investigadoras del CONICET.<\/p>\n\n\n\n
Un equipo de cient\u00edficas y cient\u00edficos del CONICET en el Instituto de Biolog\u00eda Molecular y Celular de Rosario (IBR, CONICET-UNR), junto con colegas de Alemania, presentaron recientemente un nuevo biosensor que tiene la capacidad de detectar la energ\u00eda disponible en c\u00e9lulas de bacterias, plantas y animales, al que llamaron NERNST. \u201cEs una nueva herramienta y un compromiso con la comunidad cient\u00edfica de que sea libre y con acceso para todos\u201d, afirma N\u00e9stor Carrillo, investigador del consejo y l\u00edder del proyecto de investigaci\u00f3n. Este nuevo biosensor gen\u00e9ticamente codificado permite monitorear in vivo<\/em> el equilibrio din\u00e1mico del estado de \u00f3xido-reducci\u00f3n en las c\u00e9lulas, un elemento clave del metabolismo de todos los seres vivos. Su dise\u00f1o y caracterizaci\u00f3n fue publicado en la revista Nature Communications<\/em> y genera mucha expectativa porque \u201cabre un universo de nuevas preguntas que pueden hacerse y eventualmente responderse en el campo de la investigaci\u00f3n biol\u00f3gica\u201d, resalta Carrillo, y confiesa: \u201cNos propusimos hacerlo porque nos hac\u00eda falta para nuestras propias investigaciones, pero nunca tuvimos dudas que, si ten\u00edamos \u00e9xito, esto iba a servir para muchas aplicaciones que de momento ni siquiera se pod\u00edan plantear porque no exist\u00eda posibilidad de abordarlas\u201d.<\/p>\n\n\n\n Si te oxido, me reduzco: la bioqu\u00edmica redox de la vida<\/strong><\/p>\n\n\n\n Resulta evidente asociar el t\u00e9rmino oxidaci\u00f3n al deterioro de los metales como el hierro, sin embargo, a nivel qu\u00edmico este concepto es m\u00e1s amplio. Se dice que un elemento se oxida cuando pierde electrones, y en contrapartida, que cuando los gana, se reduce. En el caso del \u00f3xido esto es justamente lo que sucede, hay una transferencia de electrones desde el hierro hacia el ox\u00edgeno, donde el metal se oxida y el ox\u00edgeno se reduce.<\/p>\n\n\n\n En los seres vivos los procesos de oxidaci\u00f3n-reducci\u00f3n (redox) son fundamentales e involucran cientos de reacciones donde hay transferencia de electrones entre mol\u00e9culas muy diversas. Fen\u00f3menos biol\u00f3gicos tan distintos como la inflamaci\u00f3n o la fotos\u00edntesis se valen de estas reacciones porque \u201cla bioqu\u00edmica redox est\u00e1 en el origen de la vida\u201d, afirma Carrillo, y explica: \u201cEs una bioqu\u00edmica de red, donde el producto de una reacci\u00f3n reducida, reduce a otra y se forman nodos que se conectan entre s\u00ed a trav\u00e9s de intermediarios\u201d.<\/p>\n\n\n\n NERNST (sigla derivada de su denominaci\u00f3n en ingl\u00e9s que significa: Herramienta Sensora Ratiom\u00e9trica y no Destructiva para Estimar NADPH) fue dise\u00f1ado para sensar espec\u00edficamente el estado de oxidaci\u00f3n o reducci\u00f3n de uno de estos intermediarios, una mol\u00e9cula llamada NADP+<\/sup>, que, como indica Carrillo, \u201ces la divisa universal de cambio de la bioqu\u00edmica redox en todos los organismos vivos\u201d. El balance entre la forma reducida (NADPH) u oxidada (NADP+<\/sup>) de esta mol\u00e9cula define el equilibrio din\u00e1mico del estado de \u00f3xido-reducci\u00f3n en una c\u00e9lula, por ello NERNST constituye una poderosa herramienta para estudiar los procesos redox fundamentales de los seres vivientes.<\/p>\n\n\n\n Si me reduzco, te ilumino: la bioqu\u00edmica detr\u00e1s de NERNST<\/strong><\/p>\n\n\n\n La estructura b\u00e1sica de un biosensor tiene un m\u00f3dulo receptor, que interact\u00faa espec\u00edficamente con el compuesto de inter\u00e9s, y un m\u00f3dulo de salida o \u201coutput<\/em>\u201d, que transforma la se\u00f1al que detecta el receptor en una se\u00f1al que se puede medir.<\/p>\n\n\n\n A la hora de dise\u00f1ar NERNST, el grupo de investigaci\u00f3n ya contaba con un buen candidato para output, una prote\u00edna llamada roGFP, que, dependiendo de su estado de reducci\u00f3n u oxidaci\u00f3n, cambia sus propiedades \u00f3pticas y emite fluorescencia de color verde. Esta se\u00f1al puede medirse con muchos m\u00e9todos y en los m\u00e1s diversos organismos. Ahora, para el m\u00f3dulo receptor deb\u00edan encontrar una enzima que, tomando los electrones del NADPH, afectara el estado redox de roGFP y para elegirla usaron la amplia experiencia que ten\u00edan en el grupo sobre los transportadores de electrones.<\/p>\n\n\n\n Luego del minucioso dise\u00f1o sigui\u00f3 la etapa de materializaci\u00f3n: \u201cEra fundamental que el sensor fuese una construcci\u00f3n dise\u00f1ada gen\u00e9ticamente para que cada organismo que lo lleva en sus c\u00e9lulas lo pueda sintetizar de manera estable\u201d, explica Adriana Krapp, doctora en bioqu\u00edmica y personal de apoyo del CONICET, que trabaja junto a Carrillo desde 1989. \u201cComenzamos el desarrollo en el a\u00f1o 2015 y eventualmente logramos una construcci\u00f3n donde unimos una enzima espec\u00edfica para NADP(H) \u2013llamada tiorredoxina reductasa C \u2013 con roGFP\u201d, detalla.<\/p>\n\n\n\n Entonces, s\u00f3lo faltaba ponerlo a prueba. Por un lado, introdujeron la construcci\u00f3n gen\u00e9tica en distintos sistemas biol\u00f3gicos, desde bacterias hasta peces, pasando por plantas y cultivos de c\u00e9lulas humanas, comprobando que todos ellos pod\u00edan expresar y fabricar NERNST.<\/p>\n\n\n\n Adem\u00e1s, hicieron m\u00faltiples pruebas de concepto, donde sometieron a estos organismos a condiciones experimentales de las cuales ya existe un conocimiento consolidado sobre el efecto que tienen en su estado redox. Midiendo la fluorescencia emitida verificaron que, en todos los casos, el sensor respond\u00eda en tiempo y espacio seg\u00fan lo esperado. \u201cEn base a la relaci\u00f3n de fluorescencia que obtenemos en la cuantificaci\u00f3n podemos determinar cu\u00e1n oxidado o reducido est\u00e1 el sensor. Con ese dato, podemos calcular el potencial redox del pool de NADP+<\/sup>\/NADPH y determinar si ese organismo est\u00e1 en un camino oxidativo o reductor. Esto nos permite hacer predicciones sobre como lo afectar\u00e1 una determinada condici\u00f3n biol\u00f3gica\u201d, amplia Carrillo.<\/p>\n\n\n\n Seg\u00fan Adriana Krapp, ya son varios los grupos de investigaci\u00f3n que han solicitado el material para probar NERNST en sus laboratorios: \u201cAhora tiene que resistir la prueba del tiempo y el uso, cuantos m\u00e1s grupos e investigadores lo usen m\u00e1s se va a fortalecer\u201d.<\/p>\n\n\n\n NERNST: un pie de p\u00e1gina<\/strong><\/p>\n\n\n\n La culminaci\u00f3n de este trabajo llega en un momento muy especial de la carrera de Carrillo y Krapp, ambos con una vida dedicada a la investigaci\u00f3n cient\u00edfica en Argentina. \u201cEste trabajo es un poco una s\u00edntesis de nuestra carrera. De alguna manera es como un pie de p\u00e1gina de algo que comenz\u00f3 30 a\u00f1os atr\u00e1s durante mi doctorado, de los trabajos con que iniciamos este grupo de investigaci\u00f3n\u201d, reflexiona Carrillo. Por su parte, Krapp a\u00f1ade que \u201csiempre hay que volver a las fuentes\u201d y resalta que mientras el trabajo cierra su carrera con una gran satisfacci\u00f3n, es al mismo tiempo el comienzo de otra, la de Pamela Molinari, que con este trabajo realiz\u00f3 su tesis doctoral en IBR siendo becaria del CONICET.<\/p>\n\n\n\n En retrospectiva a tantas investigaciones y proyectos realizados, Carrillo se\u00f1ala: \u201cTodas las cosas en que me he involucrado me han parecido fascinantes, uno siempre trata de contextualizar lo que hace, haci\u00e9ndolo interesante para otros. Pero por ser investigadores b\u00e1sicos, la curiosidad juega un rol muy importante, encontrarnos con algo que no est\u00e1 resuelto, nos resulta intolerable, aunque sea tambi\u00e9n un desaf\u00edo resolverlo\u201d.\u00a0 La propia historia de NERNST es un ejemplo de esto. \u201cTuvimos la idea mucho tiempo en mente, pensando qu\u00e9 pena que no exist\u00eda una herramienta as\u00ed. Haberlo conseguido es una gran satisfacci\u00f3n en ese sentido\u201d, expresa con orgullo Carrillo, y agrega con cierta picard\u00eda: \u201c\u00a1Ojal\u00e1 tuviera 20 a\u00f1os menos para poder usarlo en todos los experimentos!\u201d<\/p>\n\n\n\n Fuente: https:\/\/www.conicet.gov.ar\/desarrollan-un-biosensor-capaz-de-determinar-la-energia-disponible-en-celulas-de-bacterias-plantas-y-animales\/<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Se llama NERNST y fue dise\u00f1ado por investigadores e investigadoras del CONICET. 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