ANN ARBOR, Michigan.—Usted puede verla en la lista de la caja de cereales y su frasco de multivitaminas. Es la vitamina B12, parte de una dieta nutritiva al igual que todas las otras vitaminas y los minerales.
Pero cuando entra en su cuerpo, según indica una investigación nueva, la B12 se convierte en una gimnasta.
En un artículo publicado recientemente en la revista Nature, los científicos del Sistema de Salud de la Universidad de Michigan y del Instituto Tecnológico de Massachussets informan que han creado las primeras imágenes tridimensionales completas de la B12 y sus moléculas asociadas que giran y hacen contorsiones como parte de una reacción crucial denominada metiltransferencia (o transferencia metílica).
La reacción es vital tanto en las células del cuerpo humano y, de una forma levemente diferente, en las células de las bacterias que consumen dióxido de carbono y monóxido de carbono. Esto incluye las bacterias que viven en los intestinos de los humanos, los bovinos y otros animales, y que ayudan en la digestión. La nueva investigación se hizo usando complejos de B12 de otro tipo de bacteria devoradora de dióxido de carbono y que se encuentra en el fondo turbio de los estanques.
Las imágenes tridimensionales producidas por el equipo muestran, por primera vez, el intricado movimiento molecular que se necesita para que la B12 cumpla su función biológica esencial. Revelan un proceso de varias etapas que involucra lo que los investigadores describen como un elaborado marco proteínico, un mecanismo sorprendentemente complicado para una reacción tan importante.
El profesor de la Escuela de Medicina de la UM y co autor Stephen Ragsdale, señaló que es importante comprender esta reacción de transferencia debido a su importancia para la salud humana. También tiene implicaciones para el desarrollo de nuevos combustibles que podrían convertirse en fuentes de energía alternativas.
“Si esta transferencia de unidades de pesor de carbono que involucra a la B12 y su socia la B9 (conocida también como ácido fólico), podrían ser mucho más comunes la enfermedad cardiaca y los defectos de nacimiento”, explicó Ragsdale, profesor de química biológica. “Del mismo modo la bacteria que depende de esta reacción sería incapaz de consumir dióxido de carbono o monóxido de carbono para mantenerse viva y para retirar el gas de nuestros intestinos y de nuestra atmósfera. Por eso es importante en muchos niveles”.
En tales bacterias, llamadas anaeróbicas, la reacción es parte de un proceso mayor conocido como senda de Wood-Ljungdahl. Es lo que permite que esos organismos se nutran de monóxido de carbono, un gas que es tóxico para todos los demás seres vivientes, y de dióxido de carbono, un gas que causa el efecto invernadero y está vinculado con el cambio climático. Ragsdale señala que la industria busca la manera de aprovechar la senda Wood-Ljungdahl a fin de generar combustibles y químicos líquidos.
Además de su puesto en la Escuela de Medicina, Ragsdale es miembro del cuerpo docente en el Instituto de Energía de la UM.
En las imágenes creadas por el equipo los científicos muestran cómo las moléculas complejas se contorsionan en conformaciones múltiples, primero para activar y luego para protegerse y luego llevan a cabo la catálisis en la molécula de B12. Los investigadores habían aislado el complejo de la bacteria Moorella thermoacetica, que se usa en modelos para el estudio de este tipo de reacción.
Las imágenes se produjeron apuntando haces intensos de rayos X sobre formas cristalizadas del complejo proteínico y determinando, de manera muy detallada, la posición de cada átomo en su interior.
“Este artículo brinda un conocimiento de los notables movimientos de conformación que ocurren durante uno de los pasos clave en este proceso microbiano, el paso que involucra la generación del primero en una serie de intermedios organometálicos que conducen a la producción del intermedio metabólico clave, el CoA acetilo”, explicaron los autores.
Catherine L. Drenan, una de las autoras principales del MIT y el Instituto Médico Howard Hughes, quien recibió su doctorado en la Escuela de Medicina de la UM, agregó: “Esperábamos que esta transferencia de metilo entre las vitaminas B involucrara algún tipo de cambio en la conformación, pero los reacomodos espectaculares que hemos observado nos sorprendieron”.
Además de Ragsdale y Drenan, el equipo investigador incluyó al autor primero Yan Kung, del MIT, y los coautores incluyen a Gunes Bender, de la UM; Nozomi Ando, del MIT; los ex investigadores del MIT, Tzanko Doukov y leah C. Blasiak; y Javier Seravalli de la Universidad de Nebraska.
La investigación la financiaron los Institutos Nacionales de Salud (NIH por su sigla en inglés) y la Iniciativa de Energía del MIT. Se usaron dos instalaciones de sincotrón, financiadas por el Departamento de Energía de Estados Unidos, para producir las imágenes cristalográficas: la Fuente de Fotón Avanzada y sus líneas de haces del Equipo de Acceso Colaborativo del Nordese, apoyado por los NIH; y la Fuente de Luz Avanzada. Las coordinadas atómicas de las estructuras publicadas por el equipo están depositadas en el Banco de Datos de Proteínas bajo los códigos de acceso 4DJD, 4DJE y 4DJF.
Referencia: Nature doi:10.1038/nature10916
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