Descubierto un nuevo mecanismo biológico de transferencia de electrones

Investigadores del CSIC describen por primera vez cómo transfieren electrones proteínas presentes en cianobacterias

15.11.2017 - España

Un grupo de investigadores del Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca, perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha descubierto la forma en que proteínas presentes en las cianobacterias combinan átomos y moléculas que participan en la transferencia de electrones. Gracias a este hallazgo se podrá aplicar este mecanismo en la aceleración de reacciones químicas en la industria biotecnológica.

Entre los muchos tipos de proteínas presentes en las células de todos los organismos, existen unas que actúan como oxidorreductasas, es decir, que intervienen en las reacciones bioquímicas de transferencia de electrones. “En el trabajo se describe una proteína oxidorreductasa de características estructurales y funcionales únicas”, declara Mónica Balsera, científica del CSIC y responsable del estudio que se ha publicado en PNAS. Lo peculiar de este hallazgo reside en el mecanismo empleado por la proteína estudiada, presente en cianobacterias, pues nunca antes se había descrito.

“Con este descubrimiento no solo adquirimos conocimiento básico sobre los mecanismos moleculares de las reacciones bioquímicas que se dan dentro de los seres vivos, sino que puede extraerse para ser utilizado con fines biotecnológicos, como ejemplo la aceleración de determinadas reacciones químicas necesarias para la síntesis de productos de alto valor añadido en la industria biotecnológica, como, por ejemplo, determinados fármacos”, explica Balsera.

De forma natural, la proteína estudiada combina estratégicamente átomos y moléculas que directamente participan en la transferencia de electrones hasta alcanzar propiedades únicas. Los investigadores la aislaron de la cianobacterias, un grupo de microorgasnismos que, al igual que las plantas, realizan fotosíntesis.
“Los resultados obtenidos en este estudio aportan información útil sobre el metabolismo de las cianobacterias, que tienen enorme importancia ecológica, pues producen el oxígeno necesario para nuestra subsistencia”, expone Mónica Balsera.

El papel vital de las cianobacterias

Las cianobacterias son organismos unicelulares que surgieron en la Tierra hace unos 3.500 millones de años. Estas bacterias desarrollaron la habilidad de obtener alimento utilizando ingredientes fácilmente accesibles y de proporción ilimitada. Utilizando la energía obtenida del sol, diseñaron un sistema muy coordinado compuesto por proteínas y otras moléculas para “robar” electrones al agua y transformar el CO2 atmosférico en su propia energía. Como producto de desecho de estas reacciones químicas se generaba oxígeno, que expulsaron a la atmósfera. Con la posibilidad de usar la energía química del oxígeno, surgieron nuevas formas de vida, evolucionando a formas más complejas.

Las cianobacterias todavía existen y se encuentran ampliamente expandidas: aguas dulces y saladas, rocas, etc. Junto con las plantas, las cianobacterias producen el alimento y el oxígeno que necesitamos para respirar, y fijan el carbono de la atmósfera que es la base de nuestro alimento. Sin ellas, la vida en este planeta no sería como la que actualmente conocemos.

Publicación original

Rubén M.Buey, Juan B. Arellano, Luis López-Maury, Sergio Galindo-Trigo, Adrián Velázquez-Campoy, José L. Revuelta, José M. de Pereda, Francisco J. Florencio, Peter Schürmann, Bob B. Buchanan and Mónica Balsera; "Unprecedented pathway of reducing equivalents in a diflavin-linked disulfide oxidoreductase."; PNAS.

https://www.quimica.es/noticias/165770/descubierto-un-nuevo-mecanismo-biologico-de-transferencia-de-electrones.html