Las levaduras y sus beneficios.
Las levaduras, desde hace siglos, no sólo sirven para elaborar pan, cerveza y vino. Hoy, también, para producir hormonas. Y en un futuro, podrían ayudar a las plantas a sobrevivir en los suelos salitrosos.
Estos organismos unicelulares son responsables de convertir el jugo de uva en vino, producir las burbujas de la cerveza y de que el pan se esponje al hornearlo.
Gracias la ingeniería genética y al conocimiento del genoma de la levadura Saccharomyces cerevisiae se puede producir la insulina para los diabéticos, dice el doctor Antonio Peña Díaz, especialista de la UNAM en el metabolismo de las levaduras.
El gen que tiene las instrucciones para crear la insulina humana —apunta el investigador emérito del Instituto de Fisiología Celular (IFC)— se puede insertar en el genoma de la levadura para que ella la produzca.
Con otras levaduras se pueden producir hormonas del crecimiento, anticuerpos para elaborar vacunas e incluso reproducir un virus modificado que se puede usar como vacuna contra la hepatitis B.
A nivel experimental se ha logrado que una levadura sintetice tetrahidrocanabinol y canabidiol, sustancias activas de la marihuana con aplicaciones médicas.
Sin embargo, apunta el doctor Peña Díaz, no todas las levaduras son benéficas. Candida albicans —por ejemplo— causa candidiasis, infección común en las mujeres y en los pacientes inmunodeprimidos, como los enfermos de VIH/SIDA. Y hay otras que nos pueden ayudar a entender cómo se han adaptado al medio ambiente en el que viven.
La levadura que vino del mar
Las levaduras, como las bacterias y virus, están en diversos ambientes. Hay marinas. Debaryomyces hansenii, una que originalmente se aisló del mar, se utiliza en la producción de quesos y embutidos con alto contenido de sal, ya que les otorga cierto aroma o sabor característicos.
La doctora Norma Silvia Sánchez, colaboradora de Peña Díaz en el IFC, estudia una ruta de señalización de esa levadura resistente a la sal y al pH elevados.
Debaryomyces hansenii es un modelo para entender por qué los organismos pueden adaptarse a esas condiciones tan adversas, asegura la técnica académica de la UNAM.
Aunque Saccharomyces cerevisiae y Debaryomyces hansenii tienen una ruta de señales similar; en esta levadura, la vía HOG (por sus siglas en inglés, High Osmolarity Glycerol) “se comporta un poco diferente”, por lo que Debaryomyces hansenii puede soportar concentraciones elevadas de sal y de pH.
Saccharomyces cerevisiae no los toleraría. Si se cultiva en un medio con altos niveles de sal y pH, no crece, asegura la doctora Sánchez, adscrita al Departamento de Genética Molecular del IFC.
En cambio, Debaryomyces hansenii está acostumbrada “a una concentración de sal como de 0.6 Molar y a un pH cercano a 8” que son las condiciones generales encontradas en el océano, donde normalmente vive esta levadura.
Mutante de levadura
La doctora Sánchez, por primera vez, describió la importancia de la proteína HOG1 en esta ruta de señalización en Debaryomyces hansenii, con la importante colaboración del doctor Roberto Coria, del mismo IFC y de un grupo de investigación francés (liderado por el doctor Nicolas Papon, de la Universidad de Angers); obteniendo una mutante de la levadura, carente de la proteína clave en la capacidad de soportar el estrés hiperosmótico.
Es una proteína clave por que “se encarga, entre muchas otras funciones, de ‘ordenar’ cuáles genes se tienen que prender para que la levadura pueda soportar o contender con altos niveles de salinidad”.
La levadura mutante, sin esta proteína, ya no es capaz de soportar altas concentraciones de sal y de otros compuestos “que confieren estrés hiperosmótico”.
En el mundo, dice Sánchez, varios grupos de investigación habían tratado de obtener mutantes en esta levadura sin éxito. En las levaduras, así como en otras células, el realizar mutantes contesta muchas preguntas: se quita el gen de determinada proteína que suponemos realiza una función y se observa si se conserva o se modifica la función, o no.
En D. hansenii esto había sido muy complicado y lo que se hacía era expresar los genes a estudiar en S. cerevisiae, lo que no siempre es tan real o acertado ya que son levaduras evolutivamente no tan cercanas.
“La vía HOG es necesaria para la supervivencia en condiciones de osmolaridad externa alta, pero prescindible en condiciones de osmolaridad baja y media”.
Sánchez encontró también que “DhHog1 puede regular la respuesta al estrés alcalino durante condiciones hiperosmóticas y que desempeña un papel en el estrés oxidante y de retículo endoplásmico”.
“Tenemos ya también una colaboración con el doctor James González, de la Facultad de Ciencias, para aplicar la tecnología CRISPR-Cas9 en D. hansenii y de ese modo obtener las mutantes deseadas en este y otros proyectos”.
En rutas de señalización
—¿Cuál es la importancia de sus hallazgos? ¿Cuál podría ser su posible aplicación?
En el Instituto de Fisiología Celular la mayor parte de la investigación que se realiza es investigación básica. Sus hallazgos, en un futuro, podrían ser retomados por otros investigadores y tener alguna aplicación.
Entender a las levaduras: cómo se comportan o cómo es su metabolismo, cuáles son sus rutas de señalización y sus genes importantes, podrían, por ejemplo, servir a futuro, para insertar genes modificados a plantas.
Un gen de la levadura Debaryomyces hansenii puede ser de gran utilidad en épocas de secas, cuando los suelos se vuelven salitrosos, con alta alcalinidad. “Si encontramos algún gen relevante (estamos definiendo rutas de señalización) y se lo insertamos a las plantas adecuadas, podríamos mejorar cultivos o su sobrevivencia”.
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Con información de Gaceta UNAM https://www.gaceta.unam.mx/