El pasado mes de febrero la revista European Journal of Inorganic Chemistry, editorial Wiley, una de las líderes en el área de química inorgánica a nivel mundial, destacó en su portada el trabajo sobre Resonancia Paramagnética Electrónica (EPR) en sistemas de interés biológico realizado por investigadores del Departamento de Física de la Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas (FBCB). Esta publicación a nivel internacional representó un importante reconocimiento al grupo por su trayectoria en la utilización de esta técnica en particular.
Carlos Brondino, Director del Departamento de Física de FBCB, Investigador del CONICET y líder del equipo compuesto por Alberto C. Rizzi, Nicolás I. Neuman y Pablo J. González, explicó “nuestro grupo de investigación desarrolla líneas de trabajo dentro del área de la biofisicoquímica donde estudiamos la estructura y función de metaloenzimas involucradas en los ciclos biogeoquímicos de nuestro planeta y sistemas modelo que biomimetizan esos sistemas. Dentro de las enzimas que estudiamos están aquellas involucradas en el ciclo biogeoquímico del nitrógeno”. En otras palabras, podemos decir que los investigadores se ocupan de analizar el papel determinante del metal en las enzimas que participan en los ciclos terrestres.
Los mecanismos biológicos de la tierra
Los ciclos biogeoquímicos representan la circulación de materia entre especies inorgánicas (minerales) que se encuentran en la atmósfera, mares y el suelo y moléculas biológicas que forman parte de los seres vivos.
Dentro de estos procesos la naturaleza, que es una gran recicladora, se ocupa de reutilizar elementos en diferentes formas químicas desde el medio ambiente hacia los organismos vivos y luego a la inversa: agua, carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre y otros elementos recorren estos ciclos, conectando los componentes vivos y no vivos de la Tierra. Las sustancias utilizadas por los organismos no desaparecen, ya que siempre la materia se reutiliza tanto dentro de los ecosistemas como fuera de ellos.
Uno de los ciclos biogeoquímicos más importantes y por ello uno de los más estudiados, es el ciclo del nitrógeno. El escenario principal es la atmósfera, principal reservorio de nitrógeno, donde constituye hasta un 78 % de los gases. Sin embargo, como la mayoría de los seres vivos no pueden utilizar el nitrógeno atmosférico, dependen del nitrógeno presente en los minerales del suelo. Por lo tanto, a pesar de la gran cantidad de nitrógeno en la atmósfera, la concentración de nitrógeno en el suelo constituye un factor limitante para el crecimiento de los vegetales.
Aquí aparecen las bacterias. Su rol es preponderante en la naturaleza ya que son las que intervienen en la conversión del nitrógeno gaseoso atmosférico en amoníaco, el cual puede ser utilizado por los seres vivos, y que además puede ser convertido a nitrato y nuevamente a nitrógeno gaseoso, cerrando así el ciclo. Por ejemplo, las raíces de las plantas absorben el amoníaco y el nitrato e incorporan de este modo nitrógeno en biomoléculas como las proteínas y los ácidos nucleicos. Cuando los animales se alimentan de vegetales incorporan estos compuestos nitrogenados y los transforman en compuestos necesarios para su vida.
Importancia de los metales en estos ciclos
Todos los ciclos biogeoquímicos involucran metaloenzimas (enzimas con uno o más metales en su estructura), en las cuales el metal (cobre, molibdeno o hierro, entre otros) es el actor principal en la transformación biogeoquímica.
Por ello, el estudio de los problemas a nivel molecular de estos sistemas constituye un tema de investigación de punta a nivel mundial por su impacto en bioenergética celular, ecología, agricultura, química ambiental y salud humana. Una de las técnicas más usadas en la caracterización de metaloenzimas es la Resonancia Paramagnética Electrónica (acrónimo EPR en inglés), técnica hermana de la Resonancia Magnética Nuclear. El Departamento de Física de la FBCB cuenta con importantes facilidades experimentales para realizar investigaciones con EPR y presta servicios al resto de las universidades del país.
Contar con este tipo de tecnologías y un equipo de investigadores de alta preparación académica, demuestra por qué la FBCB tiene un lugar destacado en el ámbito científico.
Nota de tapa
Posteriormente a la aceptación del trabajo, el editor de la revista propuso al grupo realizar una ilustración para la tapa y un artículo adicional orientado a un público más general, en el que además de explicar el tipo de trabajo que llevan adelante, presente las perspectivas y los desafíos que presenta la técnica para resolver distintos tipos de problemas actuales en investigación a nivel mundial.
El motivo que se eligió para la ilustración de la tapa es una pintura realizada por nuestra colega Nilda Marsili y basada en uno de los trabajos del grupo. La obra fue donada por Nilda a la FBCB y está actualmente expuesta en el laboratorio de EPR. La tapa y el artículo de interés general se pueden ver en el siguiente enlace.