La tarea de los protones | Descubrimiento de investigadores argentinos
Por Carolina Vespasiano *
Adrenalina, dopamina y serotonina son algunos de los términos conocidos que surgen cuando se habla de un cerebro en acción. Estás moléculas, capaces de influir en procesos de aprendizaje, concentración y estados de ánimo, son las encargadas de la neurotransmisión, es decir, la comunicación entre células neuronales.
En este proceso, conocido como sinapsis, los protones siempre estuvieron presentes. Hasta hace no mucho tiempo, se creía que su función era ayudar a los neurotransmisores clásicos a acumularse en vesículas para ser liberados y emprender su función de llevar información a otra neurona. Ahora, una investigación hecha en Argentina echó luz sobre la verdadera naturaleza de estas partículas.
Un grupo de científicos de la UBA y el Conicet descubrió que los protones son mucho más que simples acompañantes. Según un estudio publicado en The Journal of Neuroscience, estas partículas subatómicas también generan pulsos eléctricos (en cantidades inferiores a los neurotransmisores comunes) y también generan cambios químicos en las neuronas que los reciben. Específicamente, en aquellas relacionadas a enfermedades neurodegenerativas.
"Lo que fundamentalmente se pone al descubierto es que hay otros mecanismos de comunicación que no estaban siendo considerados, que no se sabía que existían", expresa el investigador del Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (Ifibyne-UBA-Conicet), Osvaldo Uchitel, y plantea que la información que trasmite el protón puede ser cualitativamente diferente a la de un neurotransmisor.
Para conocer la funcionalidad de los protones, los investigadores basaron su estudio sobre una sinapsis "gigante" (500 veces más grande que las demás) que se encuentra en el sistema auditivo del ratón y se denomina "cáliz de Held". En este tipo de sinapsis, la neurona estimulada expulsa cientos de paquetes o vesículas con el neurotransmisor glutamato acompañado de protones, que se reciben en la neurona siguiente.
El equipo bloqueó los receptores del glutamato y encontró que los protones activaron unos canales llamados Acid Sensing Ion Channels (ASIC) en la neurona receptora, que permiten el ingreso de moléculas de calcio en esa célula. Es decir, se comprobó que los protones también cumplen la función de neurotransmisores y pueden llevar a cabo la comunicación neuronal por sus propios medios.
Este descubrimiento abre las puertas a nuevas líneas de investigación en materia de enfermedades neurodegenerativas, ya que el aumento de la cantidad de canales ASIC está directamente relacionado a ellas. En este nuevo camino, las cualidades del protón ya no serán las protagonistas, sino la molécula que lo recibe y que actúa en función de él.
"El protón –sostiene Uchitel– actúa sobre una proteína que interviene significativamente en las enfermedades neurodegenerativas y en cualquier proceso inflamatorio. Por lo tanto, saber que cumplen una función en la neurotransmisión los hace blanco para estudios y posibles tratamientos".
De ahí que el estudio llevará a los investigadores a otras preguntas en relación al proceso en que las células le ofrecen más receptores al protón, sobre todo, aquellos receptores que se expresan en situaciones como la de un tejido cerebral que sufre una actividad anormal como en la epilepsia o una falta de oxigenación como ocurre en los infartos cerebrales.
"El objetivo es estudiar cuándo se expresan más los canales sensibles a los protones y cómo los procesa la célula porque, entendiendo que la presencia de los protones es importante, en fenómenos como isquemia cerebral o la esclerosis múltiple en las que hay más receptores disponibles a estas partículas, el efecto de los protones es mucho mayor que en condiciones fisiológicas normales", adelanta y concluye Uchitel.
El equipo se completa con Carlota González Inchauspe, Francisco Urbano y Mariano Di Guilmi, investigadores del Conicet y de la UBA.
* Agencia CTyS-UNLaM.
https://www.pagina12.com.ar/36749-la-tarea-de-los-protones
Dispositivos del tamaño de una molécula
18 de Marzo de 2002
Martín Bellino, ingeniero en materiales graduado en la Universidad de San Martín y físico en ciernes, fabrica partículas de dimensiones inimaginables: miden entre 10 y 20 nanómetros ; es decir, entre 10 y 20 millonésimas de milímetro.
El nanómetro -¡un metro dividido mil millones de veces!- puede considerarse algo así como la esencia de la pequeñez. Es, por ejemplo, el espacio que ocupan 10 átomos de hidrógeno puestos uno al lado del otro, o la milésima parte del largo de una bacteria promedio.
Pero, en estos días, también define una de las áreas más dinámicas de la ciencia: en los Estados Unidos -donde desde compañías electrónicas que necesitan seguir miniaturizando sus circuitos hasta farmacéuticas que diseñan medicamentos y pruebas de diagnóstico multiplican sus promesas a quien logre dominar el arte de construir estructuras con átomos y moléculas- el presupuesto asignado a la investigación en estos temas se cuadruplicó en los últimos cuatro años.
En Buenos Aires, Bellino y otros 13 científicos, técnicos y estudiantes de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA están explorando la fabulosa geografía de ese mundo invisible a los ojos y que sólo pocos microscopios pueden capturar. Guiados por el doctor Ernesto Calvo, director del Laboratorio de Electroquímica Molecular de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, y gracias a un convenio con la empresa Motorola, que aporta 90.000 dólares anuales, los investigadores están desarrollando los conocimientos que algún día hará posible fabricar transistores millones de veces más pequeños que los actuales y dispositivos que, incorporados en un circuito eléctrico, puedan reconocer moléculas biológicas, como la glucosa o el colesterol presentes en una gota de sangre.
"En realidad no estamos haciendo los dispositivos en sí, sino tratando de entender cómo funcionan los mecanismos fisicoquímicos que dan origen a este tipo de cosas -explica Calvo, rodeado de sus colaboradores-. Merced al convenio, incorporamos equipamiento muy valioso, pero también gente que, de otro modo, tal vez se hubiera ido del país o estaría trabajando en un taxi."
Entre ellos se encuentra, por ejemplo, Carlota González-Inchauspe, que montó el único microscopio electroquímico de barrido de la Argentina (y uno de los 30 que existen en todo el mundo), capaz de trazar imágenes químicas de distintos materiales.
Y también Leandro Bronstein, que estudia cómo modificar químicamente una superficie por autoensamblado molecular, es decir, ordenando a voluntad sus moléculas.
Victoria Flexer, estudiante avanzada de química, mira a través del microscopio de túnel e intenta adaptarlo para hacer posible el estudio de moléculas individuales.
Alejandra Calvo, que apenas cursa el tercer año de la carrera (ningún parentesco con el doctor Calvo), se acercó al laboratorio porque el tema le interesaba y terminó con un proyecto propio: construir nanomoldes .
"Se toma una chapita de aluminio, se le deja crecer un óxido, éste crece naturalmente con poros, y estos poros son del tamaño del nanómetro -explica el científico-. Es una forma indirecta de hacer moldes muy, muy chiquititos. Después los rellenamos de metales y, cuando uno disuelve ese material, quedan unos tubitos muy chiquitos, de uno a diez micrones (milésimas de milímetro) de largo."
Erica Forzani supervisa el trabajo de los estudiantes, Cecilia Bonazzola es experta en espectroscopía infrarroja y Doris Grumelli está haciendo su tesis de doctorado en torno del transistor molecular.
"Entre otras cosas, este convenio nos permitió encarar trabajos internacionalmente competitivos -afirma Calvo-. El primero ya fue aceptado y publicado en la revista científica de la Sociedad Química Americana, la más importante de la especialidad, sobre comunicación entre biomoléculas y circuitos eléctricos."
El Laboratorio de Electroquímica Molecular fue elegido para llevar adelante este proyecto sólo después de una rigurosa selección que incluyó varias universidades latinoamericanas. Para Liliana Trevani, que volvió a trabajar al país luego de realizar un posdoctorado en Canadá, "el nivel de trabajo en la Argentina, al menos en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, no difiere apreciablemente del de cualquier otro. Aun en Oxford, en un laboratorio donde el número de doctorandos y posdoctorandos es elevado, al cabo de unas semanas uno se da cuenta de que no hay una brecha tan grande como para no poder cubrirla, incluso tomando en cuenta las diferencias culturales y de idioma".
Trevani, que se encuentra entre los científicos que la debacle económica está expulsando del país y pronto deberá partir -a regañadientes- nuevamente a Canadá, reconoce que "para nosotros logros como éste son doblemente gratificantes, porque sabemos que nuestro aporte es más significativo aquí que en el Primer Mundo".
"Este convenio nos abrió las puertas para trabajar en áreas impensadas sin los equipamientos con que actualmente contamos -resume Calvo-. Lamentablemente, este tipo de iniciativas es inusual. No tendríamos que preguntarnos por qué pasó, sino por qué no pasó antes. O por qué no pasa con más frecuencia."
https://www.lanacion.com.ar/ciencia/dispositivos-del-tamano-de-una-molecula-nid381694/
Atomos y moléculas en primer plano
18 de Octubre de 2002
5-6 minutos
La Facultad de Ciencias Exactas de la UBA inaugura hoy un emprendimiento que es algo así como la glorificación de la lupa : un centro que reúne equipos capaces de lograr magnificaciones de hasta 500.000 aumentos y permite asomarse a esos infinitesimales mundos de Lilliput donde residen átomos y moléculas.
"Por la diversidad y capacidad de su instrumental y porque además trabajará en el desarrollo de nuevas soluciones en microscopía, el Centro de Microscopía Avanzada será único en América latina", explica el doctor Oscar Martínez, director del laboratorio de electrónica cuántica de la facultad y uno de los profesores que tienen a su cargo el proyecto. Los otros tres son Ernesto Calvo, Daniel Tomsik y Elizabeth Jares. La coordinación general está en manos de la doctora Lía Pietrasanta.
Este notable jardín de microscopios adquiere singular importancia si se tiene en cuenta que dos de las disciplinas científicas que se vislumbran con mayor proyección en las próximas décadas son la biología molecular y la nanotecnología, áreas de investigación que dependen de estudios imposibles de realizar a ojo desnudo .
Su concreción fue posible tanto por la capacidad y empuje de los investigadores argentinos como por el respeto profesional y la solidaridad que inspiran en la comunidad científica internacional.
"En mayo, cuando la idea ya estaba en marcha, una figura de primerísima línea como el doctor Carlos Bustamante, que conoce a Lía y sabe lo difícil que es empezar una carrera científica en la Argentina, quiso ayudarnos -cuenta la doctora Jares-. El nos donó este microscopio de fuerza atómica , un equipo que cuesta entre 150.000 y 200.000 dólares."
El ingenio opera como un antiguo tocadiscos, explica Pietrasanta, graduada en Bahía Blanca y doctorada en Gšttingen. "La muestra ocuparía el lugar del disco de pasta y la púa es un sensor que va leyendo la información.Una computadora luego transforma esos datos en una imagen tridimensional -prosigue-. La gran ventaja es que permite ver átomos y estudiar material biológico, como proteínas o ADN, en condiciones fisiológicas: sin necesidad de deshidratar la muestra."
Otro de los microscopios con que contará el nuevo centro fue gestionado por Gabriel Rosa, del Departamento de Biología.
"Lo donó la señora Janet Robertson, de Texas", cuenta Jares. Se trata de un equipo electrónico de transmisión que permite ver en detalle el interior de las células.
"Sirve para observar cortes delgados de muestras biológicas y no biológicas, y utiliza como fuente de iluminación electrones en lugar de fotones -explica Fernando Balducci-. El principio de funcionamiento es el de un proyector de diapositivas, donde la muestra es la diapositiva, el proyector son los electrones y hay una pantalla fluorescente que transforma esos electrones en fotones para que podamos ver la imagen."
Otro de los benefactores que hicieron posible este logro es el doctor Tom Jovin, director del Instituto Max Planck de Biofísica, en Gšttingen, Alemania.
Jovin -que nació y vivió hasta los quince años en la Argentina- donó varios microscopios y viajó al país especialmente para la ocasión.
Uno de los equipos es de diseño propio. "Todos los que trabajamos con microscopios diseñamos instrumentos, porque hay que adaptarlos a las necesidades de la investigación -cuenta, con singular modestia y acento sorprendentemente porteño-. El que hicimos en mi instituto es microscopía confocal , posee muy alta velocidad de adquisición de datos y permite medir muchas cosas en las moléculas: espectros, vida media... En la imagen final se ven colores que representan propiedades moleculares. Ya hablé con la firma que lo fabricará comercialmente para que envíe un prototipo de este equipo a Buenos Aires."
Gracias a la intervención de Jovin, la firma Carl Zeiss donará además tres microscopios ópticos muy completos.
"Entre los desarrollos locales figuran la microscopía de efecto de campo cercano , del laboratorio de Oscar Martínez, y un microscopio electroquímico de barrido con control óptico de altura, que permite, por ejemplo, medir oxígeno en la superficie de células vivas. Fue desarrollado por la doctora Carlota González-Inchauspe en el laboratorio de Electroquímica Molecular, en colaboración con investigadores de la Universidad de Bochum, Alemania -explica Calvo-. Estos desarrollos son pioneros en América latina, por eso es común encontrar aquí estudiantes y posdoctorandos europeos que nos visitan para realizar pasantías de investigación."
Aunque está en la Ciudad Universitaria, el nuevo centro ofrecerá desde hoy sus servicios a todo el sistema científico nacional, aseguran los investigadores. Su sitio en Internet es www.cma.fcen.uba.ar, y el teléfono, (011) 4576-3390/6, interno 807.
https://www.lanacion.com.ar/ciencia/atomos-y-moleculas-en-primer-plano-nid441575/
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