Investigadores de la Universidad de Georgia han descubierto una nueva forma en que el hierro se almacena en microorganismos, un hallazgo que proporciona nuevos conocimientos sobre la naturaleza fundamental de cómo funcionan los sistemas biológicos. La investigación fue publicada recientemente en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

Planchar, un metal requerido por todos los organismos vivos, generalmente se almacena con oxígeno dentro de una célula en un complejo dentro de una proteína grande conocida como ferritina. Los investigadores ahora han descubierto un nuevo tipo de proteína, conocido como IssA, que almacena hierro con azufre, en lugar de oxígeno, en forma de un polímero de hierro-azufre conocido como tioferrato.

"Este polímero de hierro-azufre se ha elaborado previamente en un tubo de ensayo, pero esta es la primera vez que se identifica el tioferrato en un sistema biológico, "dijo Michael W. Adams, autor principal y profesor de investigación distinguido en el departamento de bioquímica y biología molecular. "Además, este único tipo de proteína, IssA, se autoensambla en complejos o nanopartículas extremadamente grandes que pueden ser más de 20 veces el tamaño de la ferritina. Las nanopartículas IssA son tan grandes que son visibles dentro de células enteras usando un microscopio ".

Los investigadores también descubrieron que esta nueva proteína juega un papel no solo en el almacenamiento de hierro, pero también en el ensamblaje de proteínas que contienen racimos de hierro-azufre.

"Este trabajo proporciona nuevos conocimientos sobre cómo los microorganismos pueden almacenar hierro y también azufre, y cómo las proteínas individuales pueden autoensamblarse en nanopartículas, ", dijo Adams." También da una nueva perspectiva sobre cómo se sintetizan los cúmulos de hierro-azufre en los sistemas biológicos ".

"Las proteínas que contienen grupos de azufre de hierro son omnipresentes en biología, donde los grupos se utilizan para catalizar reacciones químicas o para transportar electrones, por ejemplo, durante la respiración, ", agregó." Al hacer esta investigación, estábamos interesados ​​en dilucidar la función y la biosíntesis de las agrupaciones de hierro y azufre ".

En el laboratorio, el equipo cultivó microorganismos a gran escala, los purificó y luego fueron capaces de caracterizar una variedad de proteínas y enzimas de hierro-azufre.

"De nuestros análisis genéticos del organismo sabíamos que IssA era una proteína importante en la célula, y durante nuestros análisis bioquímicos notamos IssA debido a su tamaño extremadamente grande. Su gran abundancia y gran tamaño lo hacían bastante fácil de purificar. ", dijo." Con la proteína purificada podríamos aplicar varios análisis, técnicas espectroscópicas y microscópicas y eso nos llevó a concluir que IssA era una nanopartícula y contenía tioferrato, un polímero de hierro-azufre no visto previamente en biología. Con la proteína IssA pura también podríamos generar anticuerpos, y esto nos permitió visualizar IssA en células completas del microorganismo como un gran complejo dentro de la célula ".

Si bien la investigación de esta naturaleza proporciona conocimientos fundamentales sobre cómo funcionan los sistemas biológicos, la investigación podría usarse algún día para diseñar nanopartículas para aplicaciones médicas o de otro tipo.

"Las nanopartículas se utilizan en muchas aplicaciones médicas y electrónicas, aunque normalmente están hechos de componentes inorgánicos, "Dijo." La ingeniería de nanopartículas de proteínas podría ser posible si pudiéramos comprender las propiedades de IssA que le permiten ensamblarse en estructuras similares a nanopartículas. También es posible que las nanopartículas construidas sobre la proteína IssA pero que contienen otros materiales inorgánicos puedan tener aplicaciones ".