El grupo QUIMA (IOCAG, ULPGC), en colaboración con investigadoras de la Universidad de British Columbia, han publicado un nuevo artículo científico en la revista Science of The Total Environment, titulado “Cu transport and complexation by the marine diatom Phaeodactylum tricornutum: Implications for trace metal complexation kinetics in the surface ocean”.
El cobre (Cu) es un metal esencial en los océanos, pero para entender su impacto y cómo es absorbido por organismos marinos como el fitoplancton, se debe conocer si su absorción depende más de procesos cinéticos o termodinámicos, y cómo influye su especiación química en su transporte celular.
Para abordar estas cuestiones, se realizaron experimentos fisiológicos y físico-químicos usando una diatomea modelo, Phaeodactylum tricornutum. A través de técnicas voltamétricas se pueden medir los compuestos orgánicos con capacidad de complejar al Cu. En este caso se determinaron dos tipos de ligandos orgánicos exudados por esta diatomea para unirse al cobre (denominados L1 y L2) en concentraciones de aproximadamente 0.35 nM (L1) y 1.3 nM (L2).
Por otro lado, este estudio permite conocer que la diatomea tiene dos sitios de unión al cobre en su superficie celular (llamados S1 y S2), cuyas afinidades son muy diferentes, con constantes de equilibrio (log K) que varían en 5 órdenes de magnitud (12.9 para S1 y 8.1 para S2). Lo interesante es que solo los sitios de alta afinidad, S1, muestran actividad de reductasa, una enzima clave para la absorción de Cu.
A través de mediciones cinéticas y un modelo teórico, se determinan las constantes de velocidad de los procesos de unión y disociación del Cu en los ligandos L1 y en el sitio S1. Luego, se completan estos resultados con experimentos utilizando 67Cu para analizar la captación de este metal por las diatomeas. De esta forma se indentifican dos sistemas de absorción de Cu en P. tricornutum: uno de alta afinidad (con una constante de semi-saturación de 154 nM) y otro de baja afinidad (con una constante de 2.63 μM).
En el genoma de la diatomea, se encuentran genes que codifican para dos transportadores de Cu: uno de alta afinidad (PtCTR49224) y otro de baja afinidad, similar a la familia ZIP (PtZIP49400). Curiosamente, el transportador de alta afinidad, PtCTR49224, tiene una gran similitud con el transportador hCTR1 de los humanos, que convierte el Cu en su forma más fácilmente absorbible (Cu⁺) antes de ser internalizado. Finalmente, combinando todos estos datos, se calculan las constantes de velocidad para la internalización del cobre.
Este trabajo demuestra que el sistema de alta afinidad (S1) está muy cerca de ser controlado tanto por factores cinéticos como termodinámicos, mientras que el sistema de baja afinidad (S2) está controlado principalmente por factores termodinámicos.
