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El sistema bioluminiscente de un hongo puede dotar de luz a animales y plantas

Un equipo internacional de investigadores con participación española ha revelado el proceso por el que un hongo emite luz. Según el estudio, a partir de sus genes se podrían iluminar a otros organismos en el laboratorio.

Células de levadura que presentan genes relacionados con la bioluminiscencia de los hongos y que crecen en un medio que contiene ácido cafeico /SERGEI SHAKOV

La bioluminiscencia es un fenómeno que se produce a partir de la oxidación de una molécula, la luciferina, catalizada por una enzima, la luciferasa. Gracias a esta reacción química, algunos organismos como las luciérnagas parecen pequeñas bombillas naturales.

En total, se conocen alrededor de media docena de moléculas que emiten luz cuando se oxidan enzimáticamente. Sin embargo, hasta el momento, no se había diseñado una vía completa para sintetizar la luciferina y otorgar bioluminiscencia a los organismos eucariotas (células complejas).

Ahora, un grupo internacional de investigadores liderados por el bioquímico Ilia Yampolsky, de la Academia Rusa de Ciencias, ha estudiado el sistema bioluminiscente del hongo Neonothopanus nambi y ha descubierto el conjunto de enzimas que permiten que produzca luz. Científicos de la Institución Catalana de Investigación y Estudios Avanzados (ICREA) y del Centro de Regulación Genómica de Barcelona (CRG) también han participado en el hallazgo.

Cuando se insertan tres genes en la levadura Pichia pastoris las células emiten luz verde

Los resultados, publicados esta semana en la revista PNAS, describen la función y la evolución de los genes responsables de la reacción lumínica y revelan que a partir de su expresión genética se puede crear eucariontes bioluminiscentes en el laboratorio.

Prueba de ello, según los autores, es que cuando se insertan tres genes, entre ellos el de la luciferasa, en la levadura Pichia pastoris, las células de este hongo emiten luz verde de forma espontánea.

Plantas que brillen

Para llegar a estas conclusiones, los expertos analizaron la luciferasa del hongo que, junto con otras tres enzimas, facilita la biosíntesis de la luciferina a partir del ácido cafeico, un compuesto químico que se halla en la mayoría de las plantas.

Se podrían desarrollar métodos para que los tejidos u organismos informen de cambios fisiológicos emitiendo luz

Estudios anteriores ya habían descrito el proceso que explica la biosíntesis de la luciferina en bacterias, pero el sistema bioluminiscente fúngico es nuevo y ofrece numerosas oportunidades para la investigación en biomedicina y bioingeniería.

Según los expertos, puede ayudar a crear plantas y animales que brillen para su uso en imágenes biomédicas y en el diseño de paisajes. Se podrían crear plantas luminosas para integrarlas en los edificios e impulsar una nueva arquitectura orgánica.

Los autores también han demostrado que la luciferasa fúngica puede servir como una señal lumínica en los embriones de anfibios y en las células cancerosas humanas. De esta forma, se podrían desarrollar métodos para que los tejidos u organismos informen de cambios fisiológicos emitiendo luz.

Hongo bioluminiscente

Hongo Neonothopanus gardneri bioluminiscente/ HANS E. WALDENMAIER Y CASSIUS V. STEVANI

Referencia bibliográfica:

Kotlobaya et al. "Genetically encodable bioluminescent system from fungi", Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 26 de noviembre de 2018

Fuente: SINC
Derechos: Creative Commons
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