Investigadores del Laboratorio de Enzimología Molecular del Instituto de Agrobiotecnología del Litoral (IAL-UNL-CONICET) estudian la manera en que un grupo de bacterias gestionan sus reservas de energía, un proceso de dimensiones minúsculas, pero que puede tener un gran impacto tecnológico en la producción de bioplásticos y hasta la biorremediación.

Según Matías Asencion, que obtuvo el Premio Mullor a la Tesis Doctoral en Bioquímica, su objetivo es entender cuál es el rol específico del glucógeno en un gran grupo de bacterias denominadas Gram Positivas: “Al glucógeno se lo define a menudo como la molécula perfecta, porque está presente en organismos muy simples, como las bacterias, pero también en otros más complejos, como los seres humanos. Lo más importante es que su estructura es la misma”, dijo.

Sin embargo, la atención del trabajo no está del todo puesta en el glucógeno, sino en algunas enzimas, proteínas que facilitan las reacciones en las células. "En la consecución de reacciones, en lo que se denominan 'vías metabólicas', hay pasos enzimáticos claves que están sujetos a regulación a distintos puntos de la célula y con distintas sinergias. En este sentido, tratamos de entender esas regulaciones sobre el metabolismo del glucógeno y su integración con otras vías metabólicas”, agregó.

Gram Positivas

Asencion indicó que el glucógeno es una estructura formada por glucosa. A la vez, la glucosa es la fuente de carbono, el combustible esencial que se convierte en energía. “Ya se había estudiado en profundidad el paso clave para la síntesis de glucógeno para un grupo de bacterias, pero estaba faltando conocer acerca del metabolismo del glucógeno en bacterias denominadas Gram Positivas. No se habían estudiado antes debido a la complejidad para hacerlo”, comentó.

“Investigar el metabolismo del glucógeno en distintos organismos puede servir para hacer comparaciones y entender así la evolución de las enzimas, desde las que pertenecen a las bacterias hasta las de las plantas, para buscar similitudes y ver cómo se fueron adaptando a las necesidades de las distintas células. Sin embargo, en esas comparaciones estaba faltando este tipo de bacterias”, comentó.

Asencion había realizado su tesina de grado en el estudio de una enzima clave en el metabolismo del glucógeno: la ADP-Glucosa Pirofosforilasa en la bacteria Mycobacterium tuberculosis, la causante de tuberculosis, ya que es un microorganismo del cual existe mucha información bioquímica pero nada se sabía respecto al metabolismo del glucógeno. Años más tarde, en su trabajo de doctorado, consideró que también era necesario estudiar cómo el metabolismo del glucógeno en este grupo de bacterias estaba asociado al balance de un azúcar llamado trehalosa, formado por dos moléculas de glucosa. “Nos dimos cuenta de que entender todo ese proceso no era algo lineal, sino que los pasos de la regulación estaban ramificados. Por eso estudiamos esta enzima clave del metabolismo del glucógeno en otros organismos Gram Positivos, como las bacterias que se utilizan para producir antibióticos”, contó.

Nuevos resultados

El investigador apuntó que los resultados que obtuvo sobre todo el proceso diferían de los conocidos hasta el momento: “Vimos diferencias en la interacción entre moléculas efectoras, llamadas así porque modifican la actividad de la enzima clave en la vía de síntesis de glucógeno. Por eso nos propusimos estudiar la enzima modelo de otro microorganismo (Escherichia coli), de la cual se tiene información estructural y que es la referencia en bacterias, aunque cambiamos el enfoque. Ya no estudiamos una enzima y una de las moléculas que afectan la actividad, sino que analizamos varias de las moléculas efectoras, porque no hay una sola molécula con la que interactúa, sino varias. Nos planteamos indagar en el efecto de al menos dos moléculas y vimos una propiedad de sinergia entre los efectores”, planteó.

De esta manera, con lo anterior, plantearon un nuevo modelo de cómo actúa la enzima ADP-Glucosa Pirofosforilasa, que podría ser extrapolado a otros organismos. “Observamos así que habría una interacción de varias moléculas que regulan la catálisis, a partir de lo cual planteamos la hipótesis de que la utilización de esta molécula de reserva (el glucógeno) está finamente relacionada al estado metabólico de la célula y se relaciona a la idea de que el poliglucano es una reserva temporal de carbono y no a largo plazo”, ilustró.

Para qué

¿Pero qué implicancias tiene conocer cómo una bacteria gestiona su energía? De acuerdo con Asencion, los alcances pueden ser enormes, porque el rol del glucógeno permite estudiar el papel de acumulación temporal del carbono en organismos de interés tecnológico que se usan en biorremediación, el sistema que utilizan bacterias para digerir compuestos tóxicos y guardarlos en glucógeno. Por último, sostuvo que el estudio de las propiedades de las enzimas se puede aplicar en el trabajo de refinerías, para la conversión de desechos industriales del biodiesel, por ejemplo, y convertirlos en productos de mayor valor.