jueves, 18 de julio de 2013

Misterios en torno de la vitamina E


 DIALOGO CON FERNANDO CARRARI, INGENIERO AGRONOMO, INVESTIGADOR DEL INTA



Así como no se conoce aún el mecanismo de acción de la vitamina E, aunque esté probado lo útil que es para el organismo humano, tampoco los mecanismos finos que regulan la producción de la vitamina en el interior de las plantas.

–Cuénteme.
–Yo trabajo en investigación desde mi carrera de grado en la Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos Aires. Mi doctorado estuvo orientado a la biología molecular de plantas, después trabajé un tiempo en el exterior en fisiología molecular de plantas orientada sobre todo a entender cómo las plantas regulan el metabolismo y producen como materia prima los compuestos que finalmente comemos.
–¿Qué es lo que hace específicamente? –Me ocupo de ver cómo la regulación del metabolismo de las plantas tiene un impacto sobre la producción final de metabolitos. O sea, si uno mira la planta como un reactor que produce moléculas no proteicas, y esas moléculas no proteicas son las que comemos y algunas son esenciales para los humanos, nosotros tratamos de entender cómo la planta regula la producción de esas moléculas.
–¿Y cómo se regula eso? –Son mecanismos bastante complejos.
–Tratemos de describirlos. –Hay distintas etapas y distintos niveles de regulación en el metabolismo. Algunos de ellos tienen que ver con la constitución genética del organismo que uno está estudiando, con la constitución genética de la planta, y otros tienen que ver con cómo las proteínas las producen los distintos genes que interactúan entre sí para finalmente regular una vía metabólica que termina en la producción de moléculas no proteicas.
–¿Qué significa “regular la vía metabólica”? –Significa hacer que esa vía funcione más rápido, que lo haga en determinado contexto medioambiental, que la tasa de producción de esas moléculas sea mayor o menor. Y eso ocurre a distintas escalas.
–¿Por ejemplo? –La producción de vitamina E en las plantas, que es fundamental para los humanos. Esa producción se regula a diferentes niveles. Los genes que producen las proteínas que actúan como enzimas de la vía metabólica que culmina en la producción de una molécula que tiene actividad de vitamina E tienen una regulación, a nivel de la transcripción de esos genes, o sea, cuándo esos genes se van a expresar, en qué condiciones.
–Esos genes se expresan con toda la parafernalia de ARN mensajero y otras yerbas y sale la proteína. ¿Y entonces? –Esas proteínas tienen actividad enzimática en algún contexto y en otro tienen una actividad enzimática menor. Esa o esas proteínas, además de tener toda la regulación génica de la que usted habló recién, tienen una regulación a nivel de la enzima misma: transforma un sustrato en un producto.
–¿Qué diferencia hay entre proteína y enzima? –Las enzimas son proteínas, pero las proteínas que son enzimas tienen actividad de enzimas. Hay proteínas que no tienen actividad de enzimas, como por ejemplo aquellas que regulan la expresión de un determinado gen.
–¿Qué es la actividad enzimática? –Es un catalizador que transforma un sustrato (una molécula determinada) en un producto (otra molécula que es el producto de esa reacción). Entonces ahí existe una regulación.
–Entonces yo tengo una enzima, que cataliza la conversión de un sustrato en una molécula específica. ¿Cómo se regula eso? –De muchas maneras. Un ejemplo, en el caso de la vía de síntesis de vitamina E, hay unas cuatro o cinco enzimas que median los últimos pasos para la producción de distintas formas de vitamina E que produce una planta. Una de esas enzimas, por ejemplo, se regula de acuerdo con la cantidad de producto: cuando la cantidad llega a un determinado nivel, la enzima disminuye su tasa de actividad.
–¿Y cómo sabe que llegó a determinado nivel? –Hay un censado de la cantidad de producto. Las enzimas, por ejemplo, pueden pegar moléculas no proteicas y de acuerdo con la cantidad de producto se inhibe su accionar. En el caso de una de las enzimas particulares que estudiamos nosotros en el laboratorio, la cantidad de enzimas se regula, ya no su actividad, a partir de cómo está el promotor del gen que codifica para esa proteína que finalmente es una enzima. Promotores son los que encienden y apagan la transcripción del gen. Hay algunas señales en el promotor que le dicen a la maquinaria de transcripción que tiene que transcribir más de ese gen o que tiene que transcribir menos.
–¿Basado en qué? –En el estado de ese promotor. El promotor es una molécula de ADN, que puede estar modificado por el nivel de metilación que tienen las bases de ADN.
–O sea que el promotor recibe alguna señal de afuera... –Claro, porque si no no se metilaría. Cuán de afuera es esa señal, no lo sabemos.
–¿Y qué más no sabe y quiere averiguar? –No sabemos cuáles son los mecanismos de regulación finos de la producción de vitamina E. Lo que empezamos estudiando son algunos de los genes que producen las enzimas para la vía de síntesis. De la mayoría de los genes no sabemos nada; de algunos de ellos tenemos algunas pistas, como esta que le contaba: que el promotor del gen que produce la proteína media la cantidad de proteína que se produce. Pero de ahí para adelante (y para atrás) sabemos bastante poco.
–¿Qué suponen? –La hipótesis es que nosotros seríamos capaces de entender esos mecanismos si lográramos sustituir en una planta los distintos alelos que produce la misma proteína. Esta es la hipótesis de uno de los trabajos que llevamos adelante. Creemos que sustituyendo los alelos podemos llegar a ver el efecto que tiene la metilación sobre la cantidad de enzimas.
–Meten alelos que no se metilan. –Que podrían no metilarse. Son alelos distintos, con un nivel de metilación distinto.
–Aclare lo que es metilación. –Es la modificación de las bases del ADN, que ocurre a lo largo del ADN no solamente en los promotores, pero cuando ocurre en los promotores modifica la tasa de transcripción. Es un grupo metilo que se agrega a las bases nitrogenadas. En principio no sabemos casi nada de estas cuestiones, sobre todo en las plantas. En los humanos se sabe un poco más, y la hipótesis de los “plantólogos” es que esos mecanismos están conservados y deberían darse de manera más o menos similar en todos los seres vivos. No necesariamente con los mismos procesos, de todos modos. Pero de hecho la hipótesis está comprobada en varias experiencias. Por lo menos uno de los genes que media en la producción de vitamina E se regula a partir de la metilación de su promotor. Esa es una de las líneas de trabajo del laboratorio.
–¿Sobre ese gen? –Sobre ese gen como modelo y como uno de los reguladores de vitamina E, porque lo que sí tenemos probado es que ese gen codifica para una enzima y esa enzima media la transformación de una forma de vitamina E en otra. Eso sí lo sabemos y lo hemos probado nosotros, en una especie que utilizamos como modelo y que tiene importancia en términos de la producción de vitamina E, que es el tomate. Todo esto que le cuento lo vemos en frutos del tomate. Si bien existen otros modelos para estudiar el metabolismo de las plantas, a nosotros, por entrar dentro de un instituto de biotecnología, lo que nos interesa es ver cómo se puede aplicar el conocimiento a productos de interés agronómico.
–¿El tomate es una fuente de vitamina E? –Sí, no es la mayor fuente, pero es una fuente importante.
–¿Y para qué sirve? –Bueno, es interesante que es la única de las vitaminas conocidas cuyo mecanismo de acción no está bien entendido. Sin embargo, se sabe que deficiencias en vitamina E pueden traer asociadas unas cuantas enfermedades.
–¿Por ejemplo? –Predisposiciones a carcinomas, a retinoblastomas, a deficiencias cardíacas. Una de las cosas que hace la vitamina esta es proteger las membranas celulares de la oxidación. El mecanismo molecular que emplean es lo que no se termina de comprender.