Mi aprendizaje sobre Cluster generados por síntesis biológica. Motivos para una reflexión sobre la utilidad del conocimiento. (Salvador González Carcedo).

 De paso entendí que si esta molécula estaba oxidada o reducida, guardaban una cantidad de energía distinta, lo que permitía explicar el significado de lo que se denominaba “pulsación de la cadena redox” y también, la posibilidad molecular de “aproximación” del sistema de transferencia electrónico al conjunto ATPásico, con la posibilidad de transferencia de esa energía, cuando la diferencia de potencial entre dos pares redox superaba un determinado valor de diferencia de potencial.

Posteriormente me encontré con un precioso trabajo didáctico hecho por un equipo japonés de bioinorgánica, en el cual se ven todos los conjuntos de clúster de S-Fe y sus proteínas envolventes, junto a los portadores biológicos (anaerobios o aerobios) claramente ordenados. Ello me dió una perspectiva evolutiva de la totalidad de las cadenas redox, y de sus donadores electrónicos que van desde los compuestos inorgánicos y orgánicos reducidos, y me quedé tranquilo  porque entendía con cierta facilidad de posibilidad de adquirir o cristalizar nano-partículas minerales (siempre hay suficiente Fe y S en el interior o en su caso en el exterior de la célula) y la síntesis protéica la daba por conocida.

Otra situación que me atrajo poderosamente la atención en mis primeras fases docentes es como se construían los ribosomas. Para ello decíamos que se precisaba uno o dos RNAs que apellidamos ribosómicos y un conjunto de proteínas.  El r-RNA actuaba como elemento de ensamblaje, al exponer al “ambiente proteico” un ámbito prefijado de su estructura, que adquiría la capacidad inmunológica de atraer a una determinada proteína por inmuno-afinidad. Formado el complejo r-RNA-proteína, y modificada la carga eléctrica del primero, se cambiaba su disposición espacial, con lo que aparecía un nuevo ámbito de exposición, en donde se ubicaba una nueva proteína.  Así se fueron conformando las dos subunidades del ribosoma, con r-RNA distintos.  La nueva construcción adquiría nuevas capacidades, como la de localizar y fijar a su superficie a los complejos s-RNA-aminoácidos, ayudado por los cambios de capacidad de reconocimiento del m-RNA, cuando se encontraba ya entrampado entre las dos subunidades.  Y aquí se me quedaron grabados dos hechos: a) que la energía de síntesis de los enlaces peptídicos procedía del GTP y no del afamado ATP, y que para moverse la molécula proteica generada en el seno del citosol, y para conformar una estructura tridimensional funcionalmente activa (en otro lugar alejado del ribosota, como es el retículo endoplásmico liso) o asociarse a una agrupación molecular (inorgánica u orgánica) precisaba de un conjunto molecular, denominado HSP (proteínas de choque térmico).

Pero la verdad es que esto no ocurre siempre, ya que ciertos conjuntos protéicos que conforman la capa S de las bacterias son capaces de autoensamblaje, generando monocapas (ver el post correspondiente ya publicado) de gran interés nanotecnológico, y muy abundantes en los lodos de EDAR.

En esta aproximación a las sorpresas, podemos trasladarnos en el espacio temporal, pues no fue siempre necesario la formación endocelular del núcleo metálico.  Una proteína de gran transcendencia evolutiva es una mangano-proteína, responsable de la oxidación del oxígeno, mas conocida por su actividad, la Fotolisis del agua.  Aquí, la historia se montó por la captura de un mineral, la Holandita, que rodeada de múltiples intentos protéicos, tardó en buscar una estabilidad y un lugar adecuados, 2.500 millones de años. Su efecto y trascendencia evolutiva no pueden pasar desapercibidos pues su actividad nos hizo aerobios.

Así debemos de recordar que en su andadora inicial, el Oxígeno generado era un tóxico de primera magnitud, por lo que ante la abundancia de iones terrosos, nos dejó como legado inmensos acúmulos de óxidos de Fe (férrico) que tanto abundan y nos maravillan en fotografías de paisaje y de grutas, formando montañas con alternancia de láminas rojas y blancas.  Y hasta hoy nos llega el recuerdo y el interés, pues estamos hablando de microalgas capaces de organizar su vida acuática y en suelos saturados de forma columnar según la tensión relativa entre los gases SH₂ / O₂.  (¿les recuerda algo a la forma en que se ha descrito la producción de microalgas para obtener biopetróleo?.  Pues si alguna vez se obtiene industrialmente, ya saben, se lo deben a la holandita.

Hasta hace poco tiempo pensaba que las metalo-proteínas estaban conformadas por un clúster metálico y una envuelta protéica.  Pero lo que son las cosas, los estudios sobre bio-hidro-geo-metalurgia nos han demostrado que actinomicetos como el Fusarium oxysporum pueden hacer las cosas al revés, una proteína puede convertirse en el elemento de nucleación de iones tales como el ácido silícico procedente de la sílice amorfa de los restos vegetales (como el acumulado en el tallo de las gramíneas).

Bansal, Ahmad y Sastry, (2006) nos describen cómo los actinomicetos liberan y captan bio-silicato amorfo y lo bio-transforman en nanopartículas cristalinas de Si, de alto valor tecnológico, a temperatura ambiente.  Así, el Fusarium oxysporum biotransforma rápidamente los bio-silicatos amorfos en sílice cristalina y lo excreta a su entorno exterior inmediato, a temperatura ambiente  en forma de nanopartículas de en 2 y 6 nm y forma cuasi-esférica. Estas nano-partículas adquieren una estructura altamente cristalinas cuando intervienen proteínas estabilizadoras. Este proceso puede tener una aplicación comercial extremadamente importante, pues ocurre a temperatura ambiente. Bansal y cols, (2006) nos indican también que la calcinación de estas nano-partículas de silicio muestra la pérdida de las proteínas ocluidas y una estructura, aparentemente porosa de morfología generalmente cúbica.

Sin querer nos hemos plantado otra vez en la nanotecnología, pues ciertos hongos son capaces de generar nanopartículas de bio-conjugados entre 4 y 6 nm, capaces de crecer hasta 400 nm. Estas nano-partículas son muy luminiscentes y fotoestables, por lo que podemos estar ante uno de los primigenios sistemas de protección usados por las bacterias mas antiguas, para estabilizar su cromosoma, posiblemente mucho antes de que apareciera la biosíntesis de melanina. Hoy esta estrategia se está usando en cremas de protección para la cara (fundamentalmente de los caballeros) y si no se lo creen miren en ciertos productos que se venden en farmacia… (no digo marcas).

Pero aquí no acaban las sorpresas de este Fusarium oxysporum, protagonista importante de los procesos de compostaje.  Una de las rutas importantes para la producción de zirconio es mediante tratamiento químico de arenas de zirconio (ZrSixOy) para la eliminación del Silicio. Ahora tenemos como aliado a este actinomiceto para realizar una química verde perfecta, pues al extraer el Si enriquece estas arenas en Zr. Así por un lado se separa el Si en nano-partículas extracelulares, quedando libre el Zr “in situ” y todo ello a temperatura ambiente (Bansal y cols, 2007). Viva la biología metalúrgica verde.

Dedicado a los nano-tecnólogos de España. Pequeños por su trabajo, grandes en su futuro y a JJ Ibáñez, para que no se sienta solo en el dolor.

Esta si que es una estrategia tecnológica alternativa al uso de los RSU y Lodos EDAR, pues la historia del Fusarium oxisporum no acaba aquí.  Ya tienen tarea de búsqueda donde distraerse.  Hagan como si se lo dejaron de regalo los Reyes Magos.

Feliz año nuevo 2008 para todos.  Saludos cordiales