Descubren nueva regulación de proteínas transportadoras de agua para los cultivos

Investigación es desarrollada desde el Centro Basal ANID Ciencia y Vida de la U. San Sebastián

-José Antonio Gárate, científico a cargo y en conjunto con académicos de la Universidad de Buenos Aires, reveló que éstas trabajan distinto a cómo se pensó durante años.

-Expertos analizaron la acuaporina de la frutilla, lo que ayudaría a mejorar los riegos de plantas, entre otras tareas.

Desde el Núcleo Milenio en NanoBioFísica y el Centro Basal ANID Ciencia y Vida de la U. San Sebastián se está desarrollando una investigación que identificó una función inédita de las llamadas “acuaporinas”, proteínas que transportan agua (H2O) en las células. José Antonio Gárate, científico a cargo, en conjunto con los académicos de la Universidad de Buenos Aires, el Dr. Marcelo Ozu y la Dra. Gabriela Amodeo, revelaron que éstas funcionan distinto a lo que se pensaba. Se creía que eran especies de poros donde pasaba agua, pero ahora se sabe que son especies de canales que se abren y cierran, de acuerdo a la tensión a las que son expuestas.

Gárate destaca que su área investigativa siempre ha sido el “nanoconfinamiento”, que corresponde a canales muy pequeños donde cabe una molécula. En este caso, está estudiando poros que transportan agua, las acuaporinas, que constan de cuatro tubos que se insertan en la membrana y que conducen el líquido en la célula (avanzan junto a otras en una especie de fila india). “Yo trabajo desde los sintéticos o nanotubos de carbono a los naturales o de membrana, que son proteínas que se dedican a mover cosas de un lado a otro”, indica.

Para qué sirven

Las acuaporinas movilizan el H2O y están en todos los seres vivos, intercambiando la vital sustancia entre el medio externo e interno de la célula. Por ejemplo, en los humanos intervienen en distintos procesos fisiológicos, como en la presión ocular, donde participan en la regulación de la cantidad de líquido que hay en la córnea. La cantidad de agua en el cerebro también es planificada por estas proteínas. “Lo mismo ocurre en los riñones que necesitan movilizarla extremadamente rápido, proceso que está mediado por ellas”, destaca Gárate.

También se ha descrito que participan en múltiples enfermedades, como edema cerebral, patologías renales, obesidad, cataratas, meningitis y otras patologías o procesos que tienen que ver con regulación de agua. “Cuando hay mutaciones en ellas, pueden generar problemas de diálisis, por ejemplo”, indica Gárate. Pero aclara que su estudio aún está lejos de ayudar a combatir problemas de este tipo.

Tensión

El experto, junto a su equipo, ha descubierto que éstas no funcionan como simples orificios, sino como canales sujetos a regulación. Esto quiere decir que se pueden abrir y cerrar dependiendo de ciertas condiciones. Gárate trabajó con una acuaporina específica de la frutilla, donde descubrió que se ven afectadas por la tensión. El experto lo explica de esta forma: “Cuando una célula se llena de agua se va a empezar a hinchar al igual que un globo, es decir se vuelve más tensa. Y cuando ya es mucha la cantidad, termina explotando, debido a la presión del líquido en el interior”.

Pero en su trabajo, encontraron que las proteínas de dicha fruta se ven afectadas por esta tensión lo que implicaba que conducían el líquido mucho más lento, en otras palabras estos poros se cierran. “Ese es un mecanismo contraintuitivo y novedoso, que nadie conoce bien aún y nosotros lo pudimos describir, a partir de una combinación de metodologías experimentales y de simulación computacional. Si tienes una tela con un hoyo y la estiras en todas direcciones, éste se ensancha, pero acá se cierra”, destaca. El científico del Núcleo Milenio en NanoBioFísica y del Centro Basal ANID Ciencia y Vida detalla que siempre se pensó que estaban abiertas, por lo que cambió ese paradigma.

Gárate da cuenta de que estos cambios por tensión (cuando circula agua y el poro se cierra) son muy sutiles, donde se mueve una molécula medio nanómetro (la billonésima parte del diámetro de un pelo) para taparlo y permitir que no se hinche y explote. Sin embargo, estos pequeños movimientos pueden generar efectos macroscópicos, que pueden ser vistos a simple vista.

Trabajo con sequías

Gárate comenta que ha estado trabajando con las acuaporinas de las plantas, de las que no se conoce mucho, lo que podría tener potenciales aplicaciones para las sequías. “Si pudiéramos optimizarlas para que transportaran agua más rápido, podríamos hacer a las plantas más resilientes al cambio climático”, explica el científico. Y añade que el estudiar estos procesos y poder lograr algo así sería relevante, en momentos en que “necesitamos generar sistemas eficientes en la conducción del vital fluido”.

En el caso de los frutos, el experto comenta que lo importante es que mantengan su tonicidad o que estén bien hidratados, en el caso de que quieras exportarlos. “Por eso cuando los mandan a otras partes se tienen que mantener en ciertas condiciones de humedad. Entonces una forma de regular esto, podría ser, someter a la fruta a una cierta tensión y con eso mantener las acuaporinas cerradas”, declara. Pero aún no tienen claro el rol fisiológico de esto, para tener la certeza de que funcione.

Conclusiones

Dentro de las conclusiones del estudio, los investigadores creen que a la célula no le conviene tener estas cosas siempre abiertas, porque en condiciones de extrema sequía pueden perder agua, y al parecer, estos poros al cerrarse, evitan pérdidas innecesarias. En el proyecto también colaboran varios estudiantes de ambas universidades, entre ellos, Nicolás Espinoza y Agustín Caviglia.

Gárate indica que, a futuro, pretenden ver si lo que descubrieron en la frutilla podría extenderse a los humanos, es decir, que las acuaporinas funcionen igual. “Estas proteínas son similares en todos los seres vivos, pero tienen ciertas diferencias y queremos ver si trabaja de maneras parecidas o no”, afirma.

Equipo Prensa
Portal Agro Chile