miércoles, 13 de noviembre de 2013

Canales de agua


DIALOGO CON GABRIELA AMODEO, DOCTORA EN BIOLOGIA, INVESTIGADORA DEL CONICET




Cuando en el 2003 Peter Agre recibió el Premio Nobel por descubrir las acuaporinas, citó entre los pioneros a los biofísicos argentinos que habían contribuido a su trabajo. Hoy la biología argentina sigue contribuyendo al estudio de estos canales.

–Cuénteme.
–Muy bien. Yo egresé de la Universidad Nacional del Sur, en Bahía Blanca, y de allí me fui a Estados Unidos, a California, donde estuve unos tres años. Allí estudié junto a Eduardo Zeiger, un especialista en fisiología vegetal. Hice toda mi formación en el estudio de canales iónicos. Es un tema que a mí siempre me interesó: cómo se mueven los transportadores para intercambiar sustancias a nivel celular y cómo eso repercute a nivel de la planta entera. Cuando volví al país me encontré con el doctor Mario Parisi, un biofísico que está en la Facultad de Medicina y que estaba estudiando canales de agua en animales. Prácticamente no había nada hecho en canales de agua en plantas, porque habían sido descubiertos hacía muy poquito tiempo.
–¿De qué año estamos hablando? –Del año ’94, y el primer trabajo de canales de agua o acuaporinas había surgido en el ’93. Para que tome conciencia de lo importante que había sido ese descubrimiento, Peter Agre, el descubridor de los canales de agua, recibió en 2003 el Premio Nobel de Química. Y en el discurso de recepción, él citó a unas seis u ocho personas que habían sido pioneros para el descubrimiento de los canales de agua gracias a estudios biofísicos que interpretaban cómo se manejaban los cambios de permeabilidad al agua que había en las membranas biológicas. Entre esas personas estaba Mario Parisi, el único argentino citado como uno de los contribuyentes. Fue fundamental para hacer énfasis en el excelente trabajo que se estaba desarrollando acá, aunque no a nivel plantas, sino a nivel de los fluidos en sistemas de riñón, vejiga.
–¿Qué es un canal de agua? –Un canal de agua, o una acuaporina, no es nada diferente de lo que usted se imagina: es una proteína que está inserta en la membrana y que deja pasar agua.
–¿Cómo ingresa agua a la célula? –Bueno, justamente ésa es la pregunta que nosotros nos proponemos responder. Para eso utiliza la bicapa lipídica (es decir, los lípidos que conforman la membrana) y las proteínas específicas que le comentaba. Antes se pensaba que no existían estas estructuras específicas, que el agua pasaba directamente a través de esta bicapa lipídica acompañando solutos o iones a través de otros transportadores, pero que no había un ente específico. Fue en 1992 que se descubrió que había proteínas específicas para el movimiento de agua, y eso revoluciona el concepto del transporte de agua, y la necesidad o no que tienen los animales y las plantas de tener mecanismos específicos para el movimiento de agua.
–¿Por qué tienen esa necesidad? –En algunos sistemas estaba muy claro, como en los que estudiaba Mario Parisi. En riñón, por ejemplo, o en vejiga urinaria, en los cuales los movimientos de agua son tan drásticos, tan importantes, y se moviliza tanta agua por unidad de tiempo, que ellos decían que sí o sí las membranas tenían que tener algún tipo de estructura, aunque no se podía identificar todavía desde el punto de vista molecular. En el caso de las plantas no era tan obvio: se decía que el movimiento de agua entre las células era el que prevalecía en el intercambio de agua a nivel de la planta, de modo que no era tan importante un canal de agua. Sin embargo, las evidencias a posteriori fueron arrolladoras: hay canales de agua en las raíces, hay canales de agua en las hojas. La vía celular, el movimiento de agua en la vía celular (mejor dicho), acompaña de manera importante un movimiento de agua que no se da por vía celular.
–Bueno, y entonces, ¿cómo funciona un canal de agua? –Funciona como una especie de caño. El modelo que en este momento más se acepta para comparar con el canal es un reloj de arena, en el cual todas las partículas de arena son como moléculas de agua. Entonces en una zona de constricción pasan casi en fila india las moléculas de agua. Eso es lo que permite la restricción de que no pase ninguna otra cosa por ese canal, y que ese canal sea específico para el movimiento de agua.
–¿Y la proteína? –La proteína es todo. Esta proteína tiene aminoácidos “plegados”, tiene segmentos trans-membrana y otros lazos que se meten adentro de la bicapa y conforman ese poro estrecho. Se va haciendo como una especie de pared de aminoácidos. Pero además hay un plegamiento tridimensional, por decirlo de alguna manera. Y eso es lo que hace que se haga una estructura más chiquita que permite que pase solamente agua. Ahora es más complejo, se ha descubierto que hay muchos canales de agua que, en lugar de dejar pasar agua, dejan pasar solutos no cargados (por ejemplo urea, glicerol...). A esos se los llama acuagliceroporinas.
–Un nombre bárbaro para el juego del ahorcado. –Sí, claro.
–Y ahora que se sabe que hay canales de agua, ¿qué está buscando? –Nosotros tenemos líneas de investigación que van desde entender el canal de agua propiamente dicho, y cómo funciona (incluso si se cierra o no se cierra: se han descubierto residuos muy conservados que hacen que en el canal cuando se acidifica el interior de la célula se produzca un “taponcito” que impediría el pasaje de agua, de modo que el canal se cierra), hasta ver qué es lo que le pasa al organismo, a la planta entera.
–¿Por ejemplo? –Por ejemplo: en una situación de estrés salino, ¿cómo responde? ¿Qué hacen las raíces? ¿Sintetizan más canales? ¿Lo cierran? ¿Contribuye el hecho de que la raíz tenga más o menos canales de agua a que pueda establecer un equilibrio hidrosalino y eso le permita sobrevivir en una condición de estrés?
–Y ésas son todas preguntas sin respuesta... –No se crea. A muchas de ellas se le han encontrado respuestas, y en muchas de esas respuestas nuestro grupo ha participado activamente.
–A ver... –Por ejemplo, hay una serie de estudios publicados que demuestran claramente que el censado de pH es una serie de histidinas que están del lado citoplasmático y que son las responsables de que el canal se cierre. Y hay integrantes del laboratorio que participaron de esos trabajos. Hay estudios en los que demostramos que un tipo de acuaporina junto con otro puede formar una estructura más compleja y cambiar el censado de pH de modo tal que no sea tan ácido. Esos son estudios a nivel estructural. Y después tenemos otros trabajos a nivel de la planta: en una línea trabajamos con frutillas, donde vemos si hay una incidencia o si hay cambios en la expresión de acuaporinas de acuerdo con el grado de maduración de la frutilla y hay trabajos hechos en la planta de la remolacha, que es muy tolerante a las condiciones de salinidad, y también allí vemos cambios en los patrones de expresión.
–O sea que hay avances. –Sí, claro.