Las cianobacterias, esas algas verdeazuladas que desempeñan un papel crucial en la producción de oxígeno, son responsables de la atmósfera respirable que disfrutamos hoy. Estos microorganismos, que realizan fotosíntesis como las plantas, fueron fundamentales en la evolución de la vida en nuestro planeta. Sin embargo, su proliferación excesiva en cuerpos de agua plantea serios problemas medioambientales y sanitarios debido a las toxinas que generan.
Un equipo de investigación del Instituto de Biomedicina de Valencia (IBV), perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha logrado visualizar a nivel casi atómico la compleja maquinaria que permite a estas bacterias adaptarse a ambientes con escasez de nitrógeno biológicamente útil. Este hallazgo podría abrir nuevas vías para controlar su proliferación. Los resultados se han publicado en la revista Nucleic Acids Research.
Mecanismos de adaptación y sus implicaciones
Las cianobacterias no solo transformaron nuestra atmósfera en un entorno oxigenado, sino que continúan siendo esenciales en este proceso. Actuando como precursoras de los cloroplastos, estos organismos contribuyen significativamente a la estabilidad medioambiental y a los ciclos globales de oxígeno, nitrógeno y carbono. Sin embargo, el aumento de nutrientes como los fosfatos y las altas temperaturas pueden desencadenar floraciones masivas conocidas como ‘aguas verdes’.
Dichas floraciones tienen efectos adversos, incluyendo la producción de cianotoxinas que afectan el hígado, los riñones y el sistema nervioso. El consumo de pescado o moluscos contaminados puede resultar tóxico para los humanos. “Es crucial determinar los mecanismos de control metabólico de las cianobacterias para entender su rol en el ciclo natural y cómo regulan la expresión genética relacionada con su propagación y producción de toxinas”, afirma José Luis Llácer, investigador del CSIC y líder del estudio.
Un legado científico de 25 años
El equipo dirigido por Llácer ha estado investigando durante 25 años una nueva familia de enzimas llamada aminoácido quinasa, fundamental para la adaptación de las cianobacterias ante cambios en la disponibilidad de nitrógeno. Recientemente han delineado a escala casi atómica el papel crítico que juega una proteína exclusiva denominada PipX en la regulación genética necesaria para responder a condiciones pobres en nitrógeno.
“NtcA es un factor clave que regula casi todos los genes relacionados con el metabolismo del nitrógeno en estas bacterias. Su regulación es gradual y no absoluta”, explica Alicia Forcada, investigadora postdoctoral en el IBV-CSIC y primera autora del trabajo. “La proteína PipX coactiva este mecanismo, permitiendo su máxima eficacia y asegurando así la supervivencia bajo condiciones severas”, añade Forcada.
Este estudio se ha llevado a cabo mediante técnicas avanzadas como cristalografía de rayos X y modelización estructural, con colaboración del grupo liderado por Asunción Contreras en la Universidad de Alicante. “Este trabajo representa un avance significativo en nuestra comprensión del mecanismo molecular que permite a las cianobacterias adaptarse a entornos con escasez de nitrógeno”, señala Vicente Rubio, profesor ad honorem del CSIC e investigador principal del artículo junto a Llácer.
Los investigadores destacan que esta caracterización detallada podría facilitar el diseño de compuestos destinados al control poblacional de cianobacterias, una tarea actualmente limitada a la eliminación química de fosfatos en los ecosistemas donde proliferan.
Preguntas sobre la noticia
¿Cuál es el papel de las cianobacterias en la atmósfera terrestre?
Las cianobacterias son bacterias que realizan la fotosíntesis y producen oxígeno, contribuyendo significativamente a la creación de una atmósfera respirable en la Tierra. Fueron cruciales para la evolución de la vida al transformar nuestra atmósfera en un entorno oxigenado.
¿Qué problemas ambientales causan las cianobacterias?
La proliferación excesiva de cianobacterias en el agua puede generar floraciones masivas, conocidas como 'aguas verdes', que producen cianotoxinas. Estas sustancias son tóxicas y pueden afectar la salud hepática, renal y neurológica de los seres vivos, incluyendo a los humanos que consumen pescado o moluscos contaminados.
¿Cuál es el objetivo del estudio realizado por el Instituto de Biomedicina de Valencia?
El estudio busca entender los mecanismos de control metabólico de las cianobacterias para poder regular su proliferación y producción de toxinas. A través de este conocimiento, se espera contribuir a la estabilidad medioambiental y a los ciclos biológicos globales.
¿Qué descubrimiento clave se realizó sobre la proteína PipX?
Los investigadores delinearon a escala casi atómica el papel de la proteína PipX en la regulación de la expresión genética relacionada con la adaptación de las cianobacterias a condiciones pobres en nitrógeno. Esta proteína es crucial para maximizar la eficacia del factor de transcripción NtcA, que regula genes esenciales para el metabolismo del nitrógeno.
¿Cómo se llevó a cabo este estudio?
El estudio se realizó mediante cristalografía de rayos X y modelización estructural, así como estudios funcionales en bacterias, lo que permitió comprender mejor los mecanismos moleculares detrás de la adaptación de las cianobacterias.
Si (
No(
