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Física
Logran captar una enzima clave en gases de efecto invernadero
/Científicos de la FBCB-UNL y Conicet, junto con un equipo de la
Universidad de Liverpool, lograron una descripción detallada del ciclo
catalítico del nitrito reductasa. Esta enzima es clave en la
producción de un potente gas de efecto invernadero./
Los gases de efecto invernadero, como el dióxido de
carbono, el metano y el óxido nitroso, juegan un papel crucial en el
calentamiento global al atrapar el calor en la atmósfera terrestre.
Este fenómeno está provocando un aumento alarmante en las temperaturas
globales, lo que contribuye al derretimiento de los casquetes polares,
el aumento del nivel del mar y eventos climáticos extremos. La
gravedad de la situación no puede ser subestimada, ya que las
consecuencias no solo afectan el medio ambiente, sino también la salud
humana, la seguridad alimentaria y la economía global. Es imperativo
pensar soluciones para reducir las emisiones de estos gases y mitigar
los efectos devastadores del cambio climático.
Investigadores del Departamento de Física de la Facultad
Bioquímica y Ciencias Biológicas (FBCB-UNL) y del Conicet (CCT Santa
Fe), en colaboración con un equipo internacional liderado por el Prof.
Samar Hasnain del Laboratory of Biophysics en la Universidad de
Liverpool, lograron un avance significativo en el estudio de la
nitrito reductasa, una enzima clave en la generación de gases de
efecto invernadero a partir de nitratos. Este descubrimiento,
publicado en el “Journal of Molecular Biology”, revela un aspecto
esencial de la enzima, conocido como “ciclo catalítico”, permitiendo
una comprensión detallada de su funcionamiento.
¿QUé ES EL óXIDO NíTRICO Y QUé PAPEL JUEGA LA NITRITO REDUCTASA?
El óxido nitroso (N2O) es un potente gas de efecto
invernadero. Tiene un impacto en la capa de ozono 300 veces mayor que
el del dióxido de carbono (CO₂). Este gas se produce cuando los
nitratos se convierten en nitrógeno atmosférico (N2), un proceso
conocido como desnitrificación. En la desnitrificación, la producción
de N2O es estimulada/intensificada por la nitrito reductasa que
produce óxido nítrico (NO) como precursor del mencionado gas
invernadero. La enzima es una proteína de cobre presente
en /Bradyrhizobium/, microorganismo altamente difundido en la
producción de bioinoculantes.
"Este hallazgo nos proporciona información relevante sobre cómo la
nitrito reductasa es capaz de producir NO, un gas que afecta la
estabilidad de la capa de ozono, nuestra protección contra las
radiaciones nocivas. Nos permite entender qué factores incentivan su
funcionamiento y, con esta información, pensar en cómo mitigar los
efectos de la agricultura intensiva, especialmente debido al uso de
nitratos como fertilizantes. En nuestro laboratorio estudiamos esta
enzima y otras similares provenientes de bacterias del suelo y
microorganismos extremófilos, con el objetivo de desarrollar
biosensores para detectar nitrito”, explica Félix Ferroni, docente e
investigador en UNL-Conicet, que se desempeña en el Laboratorio de
Física de la FBCB y es uno de los investigadores principales de este
trabajo."
COLABORACIóN INTERNACIONAL
La investigación se llevó cabo junto con un equipo internacional
liderado por el Prof. Samar Hasnain (Brarkla X-ray Laboratory of
Biophysics, University of Liverpool, Reino Unido).
"Samar es pionero en el desarrollo de técnicas cristalográficas para
el estudio de metaloenzimas y particularmente de las nitrito
reductasas. Un día nos contactó para ofrecernos colaboración en el
área de la biología estructural y así ahondar en la caracterización de
nuestros sistemas. Es alguien a quien siempre admiré mucho y por las
maravillas de una ciencia global y colaborativa, surgió el trabajo que
se publica en Journal of Molecular Biology", explica Ferroni.
En esta publicación, se revela cómo funciona la enzima a nivel
estructural, mostrando desde el momento en que el sustrato (nitrito)
entra en la enzima, hasta su transformación en el producto final (NO)
y la regeneración del sitio activo de la enzima.
"La investigación, financiada por el laboratorio de Liverpool en 2023,
incluyó experimentos en el Barkla X-ray Laboratory of Biophysics y en
el Diamond Synchrotron Light Source. Se utilizaron técnicas avanzadas
como la difracción de rayos X y estudios espectroscópicos, combinadas
mediante la técnica MSOX (Multiple Structures from One Single
Crystal). Esta técnica permitió entender por qué la enzima tiene una
baja actividad en comparación con otras similares y demostró cómo
MSOX, junto con espectroscopía óptica en línea, puede observar los
procesos redox en tiempo real", señaló el investigador.
MáS INFORMACIóN ACCEDA AL ARTíCULO COMPLETO: Journal of
Molecular Biology[1]
Rose SL, Ferroni FM, Horrell S, Brondino CD, Eady RR, Jaho S, Hough
MA, Owen RL, Antonyuk SV, Hasnain SS. Spectroscopically Validated
pH-dependent MSOX Movies Provide Detailed Mechanism of Copper Nitrite
Reductases. J Mol Biol. 2024 Jul 24;436(18):168706. via%3Dihub
Descarga de material audiovisual con declaraciones de
Félix Ferroni, docente - investigador UNL CONICET:
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