La luminiscencia de las luciérnagas revela los pesticidas
Síntesis de luciferina y detección de organofosforados mediante una cascada enzimática luminiscente
Una reacción de luminiscencia inspirada en las luciérnagas puede detectar la contaminación con organofosforados con gran sensibilidad, facilidad y bajo coste. En el centro de esta tecnología se encuentra un nuevo método enzimático para la síntesis de análogos de la luciferina, la sustancia que hace brillar a las luciérnagas. Según informa un equipo de investigadores en la revista Angewandte Chemie, también podría utilizarse en el campo.
Imagen simbólica
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El uso generalizado de plaguicidas organofosforados (OP) tóxicos es un problema medioambiental y sanitario muy grave a nivel mundial. Entre las preocupaciones están los casos de envenenamiento agudo, a menudo mortal, en la agricultura -sobre todo en los países en desarrollo- y también los residuos de plaguicidas tóxicos que se acumulan en las cadenas alimentarias y los depósitos de agua dulce, donde pueden instigar el cáncer, el Alzheimer y la diabetes, por ejemplo. En la UE y en EE.UU., los OP están estrictamente regulados.
La detección convencional por cromatografía/espectrometría de masas es compleja, cara y no es adecuada para su uso en países pobres o en zonas remotas. Los kits de pruebas no suelen ser sensibles y no son fiables. Un equipo de Tailandia y Japón ha desarrollado ahora una prueba barata y sencilla que detecta los OP directamente en los alimentos y las muestras biológicas con gran especificidad y extrema sensibilidad sin necesidad de preparar las muestras.
Los investigadores, dirigidos por Pimchai Chaiyen, comenzaron con una nueva reacción enzimática en cascada para la síntesis de análogos de la luciferina a partir de compuestos fenólicos, a la que llamaron reacción HELP. La luciferina es el sustrato de la enzima luciferasa y hace brillar a las luciérnagas. La bioluminiscencia catalizada por la luciferasa es un método importante utilizado en la investigación bioquímica y el análisis de tóxicos. HELP permite producir análogos de la luciferina con mucha más facilidad que antes, sin necesidad de conocimientos especiales ni productos químicos tóxicos. Los análogos de la luciferina producen luminiscencia en diferentes longitudes de onda y permiten la detección paralela de diferentes moléculas objetivo. Entre otros, el equipo produjo dos análogos de la luciferina desconocidos hasta ahora. Uno de ellos produce una luz más brillante y de mayor longitud de onda que la original, que penetra en las células y los tejidos con mayor eficacia. Esto facilita la obtención de imágenes en tiempo real y ayuda a reducir la necesidad de realizar experimentos con animales.
El nuevo método de detección de organofosforados también se basa en HELP. "LUMOS" (Luminescence Measurement of Organophosphate and Derivatives) incluye tres pasos de reacción. En primer lugar, una enzima de las bacterias del suelo descompone los OP y/o sus metabolitos en derivados fenólicos. En el segundo paso, éstos se convierten en un análogo de la luciferina mediante la reacción HELP. En el tercer paso, el derivado de la luciferina se utiliza para producir una señal de bioluminiscencia con la luciferasa de luciérnaga. La longitud de onda puede utilizarse para diferenciar entre diferentes OPs. El equipo pudo detectar cinco OPs especialmente tóxicos, como el paratión (E605), en concentraciones de partes por trillón (ppt) en orina, suero sanguíneo y fruta, y sin necesidad de preparar la muestra.
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