Investigadores financiados con fondos comunitarios han desarrollado un sensor que permite medir la concentración de zinc existente en las células, un avance que podría servir para comprender mejor ciertas enfermedades en las que influye este metal como la diabetes y el Alzheimer.
El estudio, realizado por científicos de los Países Bajos y el Reino Unido, se ha publicado en la versión electrónica de la revista Nature Methods. El apoyo de la UE a este trabajo provino del proyecto SAVEBETA («Vías moleculares que subyacen a una menor masa de las células beta en la diabetes mellitus»), financiado por el área temática «Ciencias de la vida, genómica y biotecnología aplicadas a la salud» del Sexto Programa Marco (6PM).
El zinc participa en muchos procesos del cuerpo humano, por ejemplo la transmisión de señales nerviosas. Cerca del 5% de las proteínas fabricadas por el organismo se dedican al transporte de zinc y se sospecha que éste influye en varias enfermedades, entre ellas la diabetes de tipo 2. Además, se sabe que el zinc es tóxico en grandes cantidades, aunque falta información sobre los procesos que emplea el organismo para regular la concentración de zinc en el interior de sus células.
«La biología del zinc se ha trabajado poco en comparación a la de otros metales como el calcio y el sodio, en parte porque hasta ahora no disponíamos de herramientas para medirlo con precisión», comentó el profesor Guy Rutter de la Sección de Medicina del Imperial College de Londres (Reino Unido). «El zinc es importante en numerosas partes del organismo, como los músculos y el cerebro, según afirman diversos estudios.»
Los sensores que se usan en la actualidad para medir la cantidad de zinc en las células no son suficientemente precisos. No son capaces de detectar las concentraciones de zinc menos intensas ni de determinar las diferencias en los niveles de zinc entre distintas partes de la célula.
En el estudio referido, los investigadores presentan un nuevo dispositivo denominado sensor FRET («transferencia de energía de resonancia fluorescente»). El sensor contiene dos proteínas de medusa: una cian y otra amarilla. El equipo construyó la proteína de tal manera que la luz absorbida por la proteína cian se transfiere a la proteína amarilla, que emite luz de este mismo color. Cuando un ion de zinc se adhiere al sensor, las proteínas fluorescentes se separan y la transmisión de luz entre ellas se debilita.
Los científicos utilizaron un microscopio de fluorescencia para anotar las longitudes de onda de la luz emitida por las proteínas, y así pudieron determinar en qué lugar de la célula era mayor la concentración de zinc. El equipo probó su nuevo dispositivo en células beta pancreáticas. La síntesis de insulina se realiza en ellas y, como se sabe, el zinc participa en su empaquetado. Las personas que sufren diabetes de tipo 2 suelen tener dañado el gen que controla el proceso de empaquetado.
La nueva herramienta mostró una concentración mucho mayor de zinc en los gránulos de las estructuras celulares en las que se encuentra la insulina.
«Fue una satisfacción observar que la concentración de zinc en la célula es estable en una cantidad de cerca de 400 picomoles por litro. Si el zinc está presente en concentraciones demasiado elevadas, es muy tóxico para la célula, pero al mismo tiempo es un ion metálico esencial para muchas enzimas y para muchos otros procesos celulares», explicó Maarten Merkx de la Universidad Tecnológica de Eindhoven (Países Bajos).
Los científicos planean seguir desarrollando su sensor con el fin de profundizar en la investigación del zinc en un modelo de ratón vivo, y así detectar los movimientos del metal en distintos tejidos.
«Ahora somos capaces de medir con gran precisión la concentración de zinc en las células y de detectar su situación en ellas, gracias a nuestro dispositivo de medición molecular», afirmó el profesor Rutter.
«Este tipo de información nos ayudará a ver qué sucede en el interior de distintos tejidos, por ejemplo en el cerebro cuando se produce la enfermedad de Alzheimer, en la que sospechamos también está implicado el zinc. Confiamos en que este nuevo sensor ayudará a la comunidad científica a saber más sobre las enfermedades relacionadas con el zinc y quizás a dar con nuevos tratamientos.»
Para más información, consulte:
Para más información, consulte:
Imperial College de Londres: http://www.imperial.ac.uk
Universidad Tecnológica de Eindhoven: http://www.tue.nl
Nature Methods http://www.nature.com/nchem/index.html
