Mecanismos celulares para evitar la acumulación de metales pesados

Muchos metales de transición como el cobre, zinc y cobalto desempeñan funciones fundamentales en los procesos bioquímicos, por lo que resultan críticos para la actividad metabólica y la supervivencia de la célula. Por el contrario, el cadmio, mercurio y plomo son tóxicos e interfieren en ciertos procesos bioquímicos y las células han desarrollado mecanismos para eliminar estos metales de su interior.

Las ATPasas de tipo P1B transmembrana transportan los metales pesados hacia el exterior de la célula, utilizando el ATP como fuente de energía. No obstante, aún no se conoce en profundidad el mecanismo por el cual estos dispositivos moleculares desempeñan su función.

Los científicos del proyecto financiado con fondos europeos P1BPUMPS (Structural and functional characterization of molecular nanomachines: principles of transition metal selectivity and transport in heavy metal P1B-type ATPases) emplearon una estrategia estructural y bioquímica multidisciplinaria para obtener información molecular sobre la estructura y función de estos transportadores. Los científicos expresaron y purificaron proteínas recombinantes a partir de diferentes especies de arqueobacterias y bacterias para la caracterización estructural, bioquímica, biofísica y funcional. Determinaron la selectividad por metales de algunas ATPasas de tipo P1B e investigaron su actividad uniportadora y antiportadora.

El consorcio utilizó diferentes técnicas de espectroscopia con el fin de identificar los sitios de fijación de los metales y determinar la geometría de la fijación de metales así como la química asociada al transporte de metales. Además, los científicos reconstituyeron las proteínas purificadas en bicapas de lípidos artificiales y utilizaron sondas fluorescentes para monitorizar el transporte de metales en tiempo real.

Conjuntamente, gracias a las actividades del estudio P1BPUMPS fue posible conocer los principios moleculares asociados al transporte de metales a través de las membranas biológicas. Cabe destacar que comprender la estructura y función de estas bombas de ATPasa P1B contribuirá al diseño de moduladores de su actividad.