La bacteria del arsénico prefiere el fósforo después de todo

Artículo publicado por Daniel Cressey el 3 de octubre de 2012 en Nature News

El transporte de proteínas muestra una preferencia 4000 veces mayor del fosfato sobre el arseniato.

Una bacteria que algunos científicos pensaron que podía usar arsénico en lugar de fósforo en su ADN, en realidad se desplaza largas distancias para acaparar cualquier traza de fósforo que pueda encontrar.

El hallazgo aclara una vieja pregunta surgida por un controvertido estudio1, publicado Science en 2010, el cual afirmaba que el microbio GFAJ-1 podía medrar en las condiciones de alta concentración de arsénico del Lago Mono en California sin metabolizar fósforo – un elemento esencial en todas las formas de vida.

Lago Mono © by kla4067


Aunque esta y otras afirmaciones clave del artículo quedaron socavadas posteriormente, no quedaba claro cómo discriminaba la bacteria entre las dos moléculas casi idénticas de fosfato (PO43-) y arseniato (AsO43-).

Dan Tawfik, que estudia la función de las proteínas en el Instituto Weizmann de Ciencia en Rehovot, Israel, y sus colegas han obtenido el mecanismo mediante el cual algunas de las proteínas bacterianas se unen al fosfato y no al arseniato. El estudio, publicado en Nature2, sugiere que un simple enlace químico tiene la clave, y demuestra que la bacteria del arsénico tiene una fuerte preferencia por el fósforo sobre el arsénico.

“Este trabajo proporciona, en cierto sentido, una respuesta a cómo GFAJ-1 (y las bacterias relacionadas) pueden sobrevivir en altas concentraciones de arsénico”, dicen Tobias Erb y Julia Vorholt del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zurich, coautores del último artículo, que también fueron coautores en un artículo posterior que arrojaba dudas sobre las afirmaciones iniciales sobre la vida del arsénico3.

Los investigadores observaron cinco tipos de proteínas de unión del fosfato — aquellas que unen el fosfato en una ruta molecular que lo lleva a las células — de cuatro especies de bacterias. Dos de las especies de bacterias eran sensibles al arseniato y dos resistentes al mismo. Para poner a prueba lo efectivas que son estas proteínas al discriminar entre el fosfato y el arseniato, los investigadores las pusieron en una solución con una cantidad fija de fosfato y distintas concentraciones de arseniato durante 24 horas, y luego comprobaron a qué moléculas se enlazaban las proteínas.

Su umbral para la ruptura de la ‘discriminación’ se estableció en el momento en que el 50% de las proteínas terminaban ligadas al arseniato — indicando que la capacidad de discriminar se había superado abrumadoramente. Incluso en disoluciones que contenían 500 veces más arseniato que fosfato, las cinco proteínas  aún se unían preferentemente al fosfato. Y una proteína, procedente de la bacteria del Lago Mono, podría hacerlo en un exceso de arseniato de 4500 veces sobre el fosfato.

La estructura detallada de la proteína de unión al fosfato para una bacteria — Pseudomonas fluorescens— demostró que la molécula de arseniato, que es ligeramente mayor que la del fosfato, distorsiona y debilita los enlaces alrededor del átomo de hidrógeno que forma un puente para las proteínas. Los investigadores también encontraron que una versión mutada de la proteína, en la que este enlace estaba modificado, tenía menos capacidad para discriminar entre el fosfato y el arseniato.

Tawfik dice que quedó impactado por lo bien que discriminaban las proteínas entre el fosfato, esencial para la vida, y el letal arseniato. Esto no significa que el arseniato no entrase en la bacteria, apunta. “Simplemente demuestra que esta bacteria ha evolucionado para extraer el fosfato en casi todas las circunstancias”.

La abrumadora preferencia por el fósforo encontrada en las proteínas clave de estas especies, representan “el último clavo en el ataúd” de la hipótesis de que GFAJ-1 usa arsénico en su ADN, dice Tawfik.

El último artículo demuestra que el “monstruo del arsénico” GFAJ-1 se esfuerza mucho, “incluso más que otras formas de vida”, por evitar el arseniato, dice Wolfgang Nitschke del Instituto Mediterráneo de Microbiología en Marsella, Francia, coautor de un comentario que cuestionaba la conclusión de que GFAJ-1 podía reemplazar el fosfato con arseniato4. “Esto demuestra claramente que a la vida no le gusta el arseniato en el citoplasma”, comenta.

Felisa Wolfe-Simon, autora principal del artículo de original en Science y ahora en el Lawrence Berkeley National Laboratory en Berkeley, California, dice que el nuevo artículo “representa el tipo de detallado estudio que realmente ayuda a la comunidad”. Sin embargo, señala que su trabajo “no descarta necesariamente un mecanismo completamente novedoso” para que el arseniato llegue a las células. “Hay una gran cantidad de cuestiones interesantes abiertas”, apunta.


Nature doi:10.1038/nature.2012.11520

Referencias:

1.- Wolfe-Simon, F. et al. Science 332, 1163–1166 (2010).
2.- Elias, M. et al. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature11517 (2012).
3.- Erb, T. J., Kiefer, P., Hattendorf, B., Günther, D. & Vorholt, J. A. Science 337, 467–470 (2012).
4.- Schoepp-Cothenet, B. et al. Science 332, 1149 (2011).

Autor: Daniel Cressey
Fecha Original: 3 de octubre de 2012
Enlace Original

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Comments (3)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Artículo publicado por Daniel Cressey el 3 de octubre de 2012 en Nature News El transporte de proteínas muestra una preferencia 4000 veces mayor del fosfato sobre el arseniato. Una bacteria que algunos científicos pensaron……

  2. el tonto del pueblo

    Buen estudio

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