Aprendiendo a decir NO para luego no tener que decir ¡OH NOO!
Dr. Daniel Peluffo. Grupo de Biofisicoquímica.
Dpto. de Ciencias Biológicas. CENUR Litoral Norte, UdelaR
Durante mis años como científico liderando un grupo de investigación en la Escuela de Medicina de Nueva Jersey (EEUU), descubrimos una proteína en las células del músculo cardiaco, cuya función es transportar aminoácidos con carga neta positiva (catiónicos) desde la sangre hacia el interior celular. Es por eso que dicha proteína lleva el acrónimo CAT (como gato, en inglés, por Transportador de Aminoácidos Catiónicos). ¿Por qué se necesita una proteína para que estos aminoácidos «crucen» hacia adentro de la célula? Sencillamente porque la membrana que rodea (y es parte de) la célula es una barrera selectiva que impide que sustancias con carga eléctrica pasen libremente a través de ella. De ahí la importancia de estos CAT ya que, por ejemplo, los 20 aminoácidos presentes en la naturaleza son como las piezas de un Lego, las cuales, agrupadas en un cierto orden y combinadas de a cientos y hasta de a miles, forman las proteínas, moléculas cruciales para la vida que son producidas dentro de las células. Uno de esos aminoácidos con carga positiva, llamado arginina, es además el precursor (sustrato) para la producción intracelular de óxido nítrico (NO), el vasodilatador mas potente que se conoce al presente. En niveles apropiados, el NO es fundamental para mantener nuestro estado de salud. Entre muchas otras acciones, el NO modula el flujo de sangre (regulando el calibre de nuestros vasos sanguíneos), la oxigenación de los tejidos y la actividad neuronal.
Al entrar a la célula, la arginina es convertida en NO (y en otro compuesto llamado citrulina) por la acción de otra proteína, una enzima llamada Sintasa de Óxido Nítrico (NOS, por sus siglas en inglés). ¿Qué hace una enzima? Si una reacción química tarda naturalmente una semana en completarse, en presencia de una enzima la misma reacción ocurre cientos o miles de veces por segundo; es decir, una enzima acelera la velocidad de una reacción bioquímica para colocarla en la escala de tiempo en la que ocurren los procesos biológicos celulares. Eso exactamente hace la NOS con la arginina cada vez que nuestras venas, arterias y capilares aumentan o disminuyen su calibre para regular el flujo sanguíneo (siguiendo con este solo ejemplo, entre las decenas de acciones que tiene el NO). Esta reacción enzimática es bastante compleja ya que involucra además la participación de varios cofactores celulares y oxígeno molecular (O2). El NO en exceso también es malo para nuestra salud -una frase que, en otro contexto, sería digna de ser interpretada por psicólogos- ya que entre sus varias acciones esta molécula puede desencadenar los mecanismos de muerte celular. En relación con esto, durante mis años en Nueva Jersey también descubrimos que el NO puede regular su propia producción disminuyendo la entrada de arginina a la célula a través del transportador CAT, haciendo así que menos sustrato esté disponible para la actividad de la NOS; un ejemplo de los exquisitos mecanismos de regulación biofisicoquímica que se dan en Biología Celular. Resulta claro entonces que unos niveles adecuados de arginina circulando en sangre y un correcto funcionamiento de los CAT son fundamentales para los procesos bioquímicos y fisiológicos que tienen lugar en nuestras células, tejidos y órganos.
Ahora bien, esta historia -como muchas- tiene un villano. Cuando los niveles circulantes de arginina son menores que el rango establecido como «normal» (o en presencia de cantidades insuficientes de un cofactor llamado tetrahidrobiopterina), la enzima NOS sufre cambios en su funcionamiento y en vez de producir NO produce una especie reactiva del oxígeno (superóxido), la cual indefectiblemente llevará a la producción del anión peroxinitrito (ONOO?) y de ácido peroxinitroso (ONOOH). El ONOO es un agente fuertemente oxidante y muy reactivo que atacará prácticamente toda molécula que se le cruce por delante (¡OH NOO!). Se ha demostrado que el ONOO produce daño oxidativo en moléculas tan distintas como lípidos (grasas), proteínas, carbohidratos (azúcares) y ácidos nucleicos (material genético). De hecho, el ONOO ha sido implicado en una larga lista de enfermedades, incluyendo hipertensión, arterioesclerosis, diabetes, Parkinson y Alzheimer. Para ser justos con este villano, digamos que también cumple una función de protección cuando mata las bacterias atrapadas en células del sistema inmune llamadas macrófagos.
En el músculo cardiaco, tema principal de mis investigaciones en EEUU, el NO puede aumentar tanto la contracción como la relajación de la fibra muscular, dependiendo del lugar en que se produzca y qué variedad de la NOS lo produzca (hay tres variedades). Todos estos efectos participan de la modulación fisiológica de los latidos del corazón. En cambio, el ONOO ha sido implicado en la enfermedad cardiaca congestiva, infarto de miocardio y el paro cardiaco. En 2017 publicamos un trabajo mostrando que los niveles deficitarios de arginina extracelular resultan en la modificación oxidativa por ONOO de gran cantidad de proteínas que integran la célula muscular cardiaca.
Ya en Uruguay, y aprobado por parte de la UdelaR mi proyecto de crear un Grupo de Biofisicoquímica en Salto, mi flamante nuevo grupo () incorporó la temática del daño y reparación del ADN, la cual, además de su importancia intrínseca, complementa y enriquece mis estudios sobre la arginina, los CAT, la producción de NO y los efectos nocivos del ONOO. Nuestras recientes investigaciones, usando un equipo que permite estudiar reacciones químicas que ocurren en milésimas de segundo, pusieron de manifiesto que el ONOO es capaz de modificar por nitración uno de los componentes del ADN, la guanina. Esta reacción de nitración ocurre en dos escalas de tiempo consecutivas, una fase rápida (unas 5 veces por segundo), seguida de una fase lenta (una reacción cada 2,5 segundos), pero en su totalidad la modificación oxidativa ocurre en tiempos compatibles con los procesos bioquímicos celulares. Nuestros estudios también mostraron que, una vez formada, la nitro-guanina es estable por al menos 4 horas, un tiempo que para la dinámica del ADN representa una modificación permanente. El ADN es una macromolécula tan importante para la vida que existe toda una batería de enzimas que detectan lugares de daño y lo reparan; sin embargo, a la fecha no se conoce una enzima que repare el daño por nitración de la guanina. Por lo tanto, estas guaninas modificadas por ONOO podrían conducir potencialmente a transformaciones malignas y cáncer. Nuestras investigaciones continúan y queda mucho por descubrir y analizar, pero una cosa es clara: los niveles sanguíneos apropiados del aminoácido arginina y el correcto funcionamiento de los transportadores CAT son factores fundamentales para que la NOS produzca NO y no el «chico malo» ONOO en nuestras células. () Reconocimiento a mi grupo: Deborah Keszenman, Laura Lafon, Ana Sánchez, María José Zuluaga, Adriana Gabrielli, Pablo Alcoba, Valentina Seballos, Macarena Menoni y Natalia Ibargoyen.
De Alemania al Campus Salto
Daniela Schwarzbach es alemana y vino de intercambio a Uruguay. Está en nuestro país desde agosto de este año y ya probó el mate, el asado, el dulce de leche, los alfajores y las tortas fritas. Desde el inicio buscó sumergirse, no solo en los estudios, sino también en la cultura uruguaya: comer lo que nos gusta a los uruguayos y visitar algunos lugares típicos.
En Alemania estudia Administración de Empresas Internacionales con los enfoques en International Management y RRHH. En la Universidad Católica tomó cursos que su universidad no ofrece; «intenté tener una mezcla entre cursos de RRHH, algo de Management y algo social».
La Semana UCU, llevada a cabo del 4 al 8 de octubre, le dio la oportunidad de conocer Salto y vivir en ese Campus esta experiencia. «Para mí la Semana UCU fue un gran éxito. Conocí una nueva parte de Uruguay; el ambiente de la UCU en Salto y la ciudad en sí es muy distinto. Es más rural, la ciudad parece un pueblo no por tamaño sino por la manera en cómo la gente se comporta. Ahí son más cálidos y me sentí muy bienvenida».
Daniela participó de la propuesta «¿Quieres ser parte de la transformación responsable de las empresas turísticas en destino termas?», en la cual tuvo la oportunidad de conocer y entrevistar a la gerenta del Parque Acuático Acuamanía. También «participé de las actividades en la noche, había mucha diversión, todas las noches con música en vivo, con juegos, viendo el partido entre Colombia y Uruguay en una pantalla gigante, o escuchar a una cantante de ópera».
Durante su estadía en Salto, se alojó con una familia local. «La familia fue muy cálida, viví varios cumpleaños y desde el primer día pude ver cómo es un domingo típico en familia. Tuvimos un asado con amigos y, por supuesto, veíamos partidos de fútbol. A través de muchas conversaciones con la familia y sus amigos, así como en la Universidad, tuve una muy buena impresión de cómo es la vida en Salto».
A Daniela le gustó mucho Salto y su gente, «son muy abiertos y comunicativos. El Campus también me gustó mucho, es chico, con un patio muy bonito. Me encantó la naturaleza y el Río Uruguay con Argentina del otro lado. Para mí es una región que tiene potencial y hay que promoverla».
