El cobre es importante para muchos procesos en nuestro cuerpo. Apoya la producción de glóbulos rojos, metabolismo, y la formación de tejido conectivo y huesos, entre otras cosas. También se sabe que el cobre juega un papel en enfermedades como el cáncer, diabetes y enfermedad de Alzheimer. Desafortunadamente, todavía no sabemos exactamente qué implica ese papel. Investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft y la Academia de Ciencias de Polonia han descubierto una nueva pieza del rompecabezas. Para poder realizar su trabajo, el cobre se une a diferentes tipos de proteínas en la célula. Y aunque los complejos que se forman en este proceso no son en sí mismos dañinos, las 'formas intermedias' temporales parecen surgir durante la encuadernación, lo que puede provocar daños en la célula. Los resultados de la investigación se han publicado en Angewandte Chemie .

Una persona promedio ingiere alrededor de 2 a 5 miligramos de cobre todos los días. Se encuentra, por ejemplo, en carne, pescado y nueces. El cuerpo absorbe aproximadamente un tercio de esos pocos miligramos de cobre, y el resto se excreta.

En el cuerpo, el cobre solo puede ocurrir como dos iones:cobre 1+ y cobre 2+. El cobre 1+ es dañino para las células. "Puede reaccionar con el oxígeno, formando las llamadas especies reactivas de oxígeno, ", dice el líder de investigación Peter-Leon Hagedoorn de la Universidad Tecnológica de Delft." Estas son moléculas inestables que son muy dañinas para la célula ". El otro ion, cobre 2+, no entra en reacciones nocivas con el oxígeno, pero se une a diferentes tipos de proteínas. Los complejos resultantes, proteínas que contienen una pequeña cantidad de cobre, realizar importantes tareas celulares. Sin embargo, el cobre 2+ puede reaccionar con otras sustancias en la célula, creando el peligroso cobre 1+.

Plato congelado

En si mismo, luego, el cobre 2+ no es particularmente dañino para las células. Una vez que se ha unido a una proteína, es estable y no representa una amenaza. Sin embargo, en presencia de complejos de proteínas a los que se ha unido el cobre 2+, parecen formarse especies reactivas de oxígeno, como saben los investigadores de otros estudios. Hasta ahora, no ha quedado claro cómo es posible. "En mi grupo, estamos muy interesados ​​en los metales en las proteínas, ", dice Hagedoorn." Queríamos averiguar exactamente cómo se forman las especies reactivas de oxígeno en la célula en presencia de estos complejos estables que contienen cobre 2+ ".

Los investigadores se centraron en el momento en que el cobre 2+ se une a una pequeña porción de proteína. "Llamamos motivo a ese trozo de proteína, y el motivo al que se une el cobre consta de solo tres aminoácidos, "explica Hagedoorn." En nuestro laboratorio, podemos mezclar rápidamente cobre 2+ con estos motivos proteicos. Luego congelamos las muestras en diferentes momentos disparándolas contra una placa fría a la velocidad del rayo. Usando resonancia paramagnética de electrones, pudimos ver cómo los complejos cambiaron con el tiempo. Usando esta técnica, es posible medir las propiedades magnéticas de electrones no apareados en los iones de cobre, para que detecte inmediatamente cuando algo cambia en el entorno químico del ion ".

Paso a paso

La investigación reveló que el cobre no se adhiere a una proteína de una vez, sino que se une paso a paso, o mejor dicho, aminoácido por aminoácido. "En este proceso, se crean formas intermedias temporales, cuya existencia nos era previamente desconocida, ", dice Hagedoorn. Esas formas intermedias no sobreviven por mucho tiempo:solo alrededor de una décima de segundo. Después de eso, el cobre está completamente unido al motivo y el complejo es estable. Pero en el poco tiempo que existen, las formas intermedias recién descubiertas pueden reaccionar con el oxígeno. Y eso puede conducir a las especies reactivas de oxígeno, que son tan dañinos para la célula y que combatimos con los antioxidantes en la vida diaria. Los investigadores también sospechan que las formas intermedias juegan un papel en otros procesos relacionados con el cobre, como el transporte de cobre a través de la membrana celular.

Los resultados aumentan la comprensión fundamental del comportamiento del cobre en la célula. Es posible que las formas intermedias recién descubiertas y las reacciones que provocan jueguen un papel en el desarrollo de enfermedades. Pero aún no se ha determinado si este es realmente el caso. Hagedoorn dice:"Ahora sabemos que existen estas formas intermedias reactivas. Exactamente lo que hacen en la célula, y si lo son, Por supuesto, en la raíz de ciertas enfermedades debe investigarse más ".