El grupo de investigación de Bioquímica y Biotecnología Enzimática de la Universidad de Murcia (UMU) ha examinado las variadas aplicaciones biotecnológicas, desarrolladas por éste y otros grupos internacionales, surgidas del fenómeno de la fluorescencia en betalaínas, como las relacionadas con enfermedades o la contaminación de aguas.
Esta revisión, que ha conseguido la portada de la prestigiosa revista Trends in Plant Science, señala que esta fluorescencia, descubierta en flores por el mismo grupo, puede utilizarse para la detección de glóbulos rojos infectados por el parásito que provoca la enfermedad de la malaria de una forma rápida y barata.
Marcar proteínas con fluorescencia
Asimismo, este fenómeno ha servido para marcar proteínas, una aplicación desarrollada también por el grupo de la UMU. El proceso consiste en la unión de una parte de los pigmentos de plantas a una proteína, convirtiéndola en fluorescente. Gracias a ello, estas son fácilmente visibles y localizables, siendo posible su análisis.
Por otro lado, la fluorescencia puede ser utilizada como señal en la producción de medicamentos opiáceos (como la morfina) en biorreactores, lugares físicos y controlados donde se introducen microbios, levaduras o bacterias, con sus enzimas o con enzimas de otros organismos.
En este caso, “las levaduras tienen sus enzimas para hacer las reacciones que saben, y se introducen las de plantas para que hagan lo que las levaduras no saben”, señala el investigador de la UMU, y uno de los responsables de este estudio, Fernando Gandía-Herrero. De esta manera, una levadura, que no produce opiáceos naturalmente, es capaz de producirlos a través de reacciones nuevas.
Mejora de las reacciones químicas
A través de la fluorescencia, se pretende mejorar la reacción química, esto es, la transformación de un compuesto en otro. “El problema es ‘ver’ esa mejora cuando el proceso te ha dado 200.000 variantes de tu enzima como es en este caso concreto. Ahí ayuda la fluorescencia de betalaínas, porque permite ‘ver’ fácilmente a las mejores, que son las más fluorescentes”, destaca Gandía-Herrero.
Otra de las aplicaciones sería su uso como un parámetro fácilmente medible en biosensores de metales en agua para analizar su contaminación. En este sentido, un grupo internacional ha vinculado un receptor de metales con una proteína que produce los compuestos relacionados con la fluorescencia en células, de modo que, cuando el receptor se une a un metal, manda la señal de producir esta luminosidad.
Fluorescencia en plantas
Las betalaínas son pigmentos presentes en plantas, como la remolacha o diversas flores, que contienen nitrógeno en su estructura y presentan fluorescencia.
En este sentido, se sigue investigando la importancia que puede tener este fenómeno en la señalización hacia animales polinizadores.
Investigación básica y multidisciplinariedad
El estudio pone de manifiesto la importancia de la investigación básica en el conocimiento profundo del medio que nos rodea, en este caso de las plantas con un enfoque bioquímico. Después, las “posibles aplicaciones llegan de la mano de múltiples enfoques y disciplinas, y posiblemente desde grupos de todo el mundo. La ciencia cuenta con la multidisciplinariedad como aliada y es el motor de sus aplicaciones”, concluye Gandía Herrero.
Referencia:
‘Light Emission in
Betalains: From Fluorescent Flowers to Biotechnological Applications’
(2020). Trends in PlantScience, 25, 159-175.María
Alejandra Guerrero-Rubio, Josefa Escribano, Francisco García-Carmona
y Fernando Gandía-Herrero
https://doi.org/10.1016/j.tplants.2019.11.001
