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Ciencia03 de Julio

Redescubriendo a las arqueas: el aporte marplatense

Miembros del Instituto de Investigaciones Biológicas (IIB, CONICET-UNMDP), junto con investigadores de varios laboratorios internacionales, llevaron a cabo un análisis exhaustivo del proteoma de las arqueas y sus resultados fueron publicados en la reconocida revista científica Nature Communications.

Las investigadoras del CONICET Rosana De Castro, María Inés Giménez, Micaela Cerletti y el investigador de la Universidad Nacional de Mar del Plata Roberto Paggi formaron parte del “Proyecto del Proteoma Arqueano” (ArcPP por sus siglas en inglés: The Archaeal Proteome Project) que llevó adelante la identificación de gran parte del proteoma (proteínas totales) de la arquea halófila Haloferax volcanii.

El anuncio de este proyecto junto con sus principales resultados fueron publicados en la revista internacional Nature Communications (doi.org/10.1038/s41467-020-16784-7). Este trabajo, producto de la colaboración entre varios laboratorios, aporta conocimientos sobre el metabolismo y procesos celulares de las arqueas y servirá de plataforma para futuros análisis, ya que ha sido puesto a disposición de la comunidad científica.

Las arqueas son microorganismos procariotas que habitan en diversos tipos de ambientes -incluyendo el microbioma humano- pero si hay algo que las caracteriza es que muchos de sus representantes han desarrollado una notable capacidad para vivir en ambientes extremos, en condiciones que resultarían letales para la mayoría de los organismos (bajas/altas temperaturas, pHs ácidos o alcalinos y/o concentraciones saturantes de sal). Las arqueas presentan una variedad de metabolismos, tienen un rol clave en los ciclos biogeoquímicos y constituyen un recurso valioso para la biotecnología. Si bien comparten características metabólicas y genéticas con las bacterias y eucariotas, las arqueas han sido clasificadas como un grupo filogenético diferenciado y las nuevas teorías evolutivas consideran que podrían ser el origen de las células eucariotas, el dominio de la vida que incluye a todos los animales y plantas. A pesar de su importancia, muchos aspectos de la biología celular arqueana aún permanecen desconocidos.

El proyecto ArcPP ha generado nuevos conocimientos sobre la fisiología arqueana y provee una plataforma de datos útil para estudios futuros, que puede ser extendida con el aporte de información de otras especies a fin de obtener un panorama exhaustivo del proteoma de las arqueas y de la célula procariota. Debido a su capacidad para vivir en ambientes extremos, el estudio de las arqueas es de crucial importancia para comprender la evolución de los organismos y trazar analogías con la vida en otros planetas. Dado que sus biomoléculas están adaptadas a condiciones extremas, son especialmente efectivas para diversos procesos industriales por lo cual representan un recurso valioso para la Biotecnología y otros campos.

Este grupo de investigación marplatense estudia aspectos básicos y aplicados de las arqueas halófilas extremas o haloarqueas, microorganismos que habitan en ambientes con elevada salinidad e intensa irradiación solar, tales como las salinas a cielo abierto. Principalmente investigan el rol que cumplen las proteasas (enzimas involucradas en el metabolismo de las proteínas) en la fisiología y mecanismos de adaptación de estos microorganismos. Para identificar los blancos de acción de estas enzimas han trabajado en colaboración con el grupo liderado por el Dr. A. Poetsch, experto en proteómica, de la Universidad de Ruhr, Alemania. Los resultados emergentes de este trabajo permitieron iniciar nuevas líneas de investigación orientadas a explorar la producción y caracterización de biomoléculas de potencial interés biotecnológico y biomédico (compuestos antioxidantes, nanopartículas metálicas).

En el año 2018, invitados por los Dres. Stefan Schulze y Mechthild Pohlschroder de la Universidad de Pensilvania, USA, se sumaron a un equipo internacional interdisciplinario dando inicio al “Proyecto del Proteoma Arqueano”.

 “A pesar de que los genomas de las arqueas son relativamente pequeños, sus proteomas han sido caracterizados de manera incompleta. El ArcPP es un proyecto basado en la colaboración de científicos para analizar en forma exhaustiva los proteomas de las arqueas. Se  inició con la recopilación de un conjunto diverso de datos de espectrometría de masa de la haloarquea modelo Haloferax volcanii, aportados por los grupos participantes, que fueron reanalizados con herramientas bioinformáticas de última generación e interpretados en forma integral por investigadores expertos en diversos campos de la biología arqueana y en técnicas de bioinformática y proteómica”, explican los investigadores.

Cerletti, que trabaja en la temática desde su inicio en la ciencia, cuenta que su trabajo la empuja a estar en permanente aprendizaje, así como trabajando en equipo con investigadores de otras disciplinas, de todas partes del mundo, generándole satisfacción a nivel personal y profesional por poder tener una visión diferente de los resultados, plantearse nuevos interrogantes y servir como referencia para estudios realizados en otras partes del mundo.

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