Investigadores desarrollan sensores de la "carga" de las células biológicas
Los biosensores muestran por primera vez en tiempo real la relación entre NADPH y NADP⁺ en células vivas
Las células biológicas tienen muchas funciones vitales en el organismo. Por ejemplo, producen proteínas, hidratos de carbono y grasas. Pero también son responsables de desintoxicar moléculas nocivas y transmitir señales y medidas de defensa inmunitaria. Para impulsar estos procesos se necesita el llamado potencial redox. Depende de la relación entre el NADPH (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato en forma "reducida" y con carga negativa) y su forma oxidada NADP+. Un equipo dirigido por el profesor Markus Schwarzländer, biotecnólogo de plantas de la Universidad de Münster, y el profesor Bruce Morgan, bioquímico de la Universidad del Sarre, ha desarrollado nuevos biosensores que permiten medir por primera vez en células vivas y en tiempo real la relación entre NADPH y NADP+. Las observaciones del equipo aportan nuevos conocimientos sobre la evolución de la función protectora más importante de las células, la desintoxicación celular.
El NADP interviene en muchas reacciones de la célula en las que se transfieren electrones entre distintas sustancias. "Se puede visualizar la relación entre NADPH y NADP+ como la carga de una batería recargable", explica Markus Schwarzländer. Sin embargo, todas las células biológicas tienen muchas baterías diferentes, que también tienen cargas diferentes en las distintas zonas de las células. "Hasta ahora, sólo se podían leer algunas de estas baterías, o había que destruir las células para hacerlo, lo que falseaba las mediciones", explica el estudiante de doctorado Jan-Ole Niemeier. Ahora, los científicos han desarrollado una familia de biosensores codificados genéticamente y, por tanto, producidos por las propias células y transportados al lugar adecuado de la célula. Estos biosensores pueden leerse mediante luz o fluorescencia, por lo que pueden utilizarse de forma no destructiva en células y tejidos vivos.
Para los nuevos sensores, los científicos utilizaron métodos de ingeniería genética para modificar una molécula fluorescente desarrollada previamente, que contiene partes de una proteína luminiscente de medusa, de forma que reconociera específicamente el NADPH y el NADP+. Entre otras cosas, descubrieron que la "carga de NADP" es muy robusta y se recarga con especial eficacia mediante el metabolismo celular cuando es necesario. También observaron "ciclos de carga de NADP", es decir, oscilaciones de la batería celular, durante la división celular, y una influencia de la fotosíntesis y la disponibilidad de oxígeno en la batería de NADP. Otro hallazgo importante fue que la desintoxicación de especies reactivas del oxígeno -como el peróxido de hidrógeno- tiene lugar principalmente a través del glutatión presente en las células (un tripéptido que está presente en la célula en concentraciones comparativamente altas), independientemente de si se trata de células de levadura, de plantas o de mamíferos. "Este hallazgo desafía la opinión predominante de que la llamada vía de detoxificación de la tioredoxina es particularmente importante para la defensa contra el estrés oxidativo", subraya Bruce Morgan.
Otros grupos implicados en el proyecto son el equipo del biólogo celular Carsten Grashoff, también de la Universidad de Münster, así como grupos de las Universidades de Colonia y Bruselas. El proyecto, cuyos resultados se han publicado ahora en la revista científica "Nature Communications", ha recibido apoyo financiero de la Fundación Alemana de Investigación (DFG), el programa "State Major Instrumentation" de la DFG y el estado de Renania del Norte-Westfalia, así como una "Seed Grant for Innovative Techniques" de la Universidad del Sarre.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Marie Scherschel, Jan-Ole Niemeier, Lianne J. H. C. Jacobs, Markus D. A. Hoffmann, Anika Diederich, Christopher Bell, Pascal Höhne, Sonja Raetz, ... Emmanuel Ampofo, Matthias W. Laschke, Jan Riemer, Leticia Prates Roma, Markus Schwarzländer, Bruce Morgan; "A family of NADPH/NADP+ biosensors reveals in vivo dynamics of central redox metabolism across eukaryotes"; Nature Communications, Volume 15, 2024-12-19
Más noticias del departamento ciencias
