Aprendiendo a vivir con el tóxico - Las bacterias y el cobre nos enseñan
Creators: name: Novoa-Aponte, Lorena
Publisher: name: Zenodo
Year: 2023
Subjects: bacteria, homeostasis de metales, cobre.

description: Los metales son esenciales para todas las formas de vida, ya que participan en un sin número de reacciones biológicas. Sin embargo, son tóxicos en exceso, causando estrés oxidativo, deterioro de biomoléculas e incluso muerte celular. El cobre (Cu) en particular, a pesar de ser comúnmente usado como desinfectante en superficies de contacto, está presente en cada célula de nuestro cuerpo, permitiéndonos, entre otras cosas, respirar oxígeno, producir energía y defendernos de patógenos infecciosos. <em>¿Cómo hacen las células y los organismos para convivir y usar activamente un elemento tan tóxico sin mayor riesgo?</em> El ejemplo más sencillo viene de las bacterias. Estas usan una red organizada de proteínas que movilizan, transportan y distribuyen el metal de forma segura a través de la célula. De esta forma, el Cu llega a los lugares en los que se necesita para la correcta función celular, mientras se garantiza que no hay Cu libre, evitando reacciones adversas. En este estudio usamos la bacteria <em>Pseudomonas aeruginosa</em> como modelo para entender la movilización intracelular de Cu. Esta bacteria tiene un sistema de distribución de Cu en cada uno de sus compartimentos, cuya operación depende de dos sensores: CopSR controla la red del periplasma y CueR la del citoplasma<sup>1</sup>. El periplasma es el primer compartimento que tiene que hacer frente al estrés por sobrecarga de Cu. Para hacerlo, CopS censa los niveles periplasmáticos del metal uniendo dos átomos de Cu con afinidades en el rango femtomolar. CopS exhibe actividad fosfatasa dependiente de Cu, de tal forma que, cuando los niveles periplasmáticos de Cu están por debajo del umbral de activación de CopS, su actividad fosfatasa mantiene al regulador CopR en un estado inactivo. Tras la unión de Cu al sensor, su actividad fosfatasa es bloqueada y el fosforilado CopR promueve la producción de proteínas encargadas de aliviar los efectos tóxicos del Cu en el periplasma<sup>2</sup>. En el caso del citoplasma, las dos chaperonas de Cu (CopZ1 y CopZ2), el sensor CueR y el transportador CopA1 constituyen la primera línea de defensa ante desbalances de Cu en este compartimento. Todos ellos unen Cu a muy bajas concentraciones, en el rango subfemtomolar, garantizando que todo el Cu intracelular esta siempre unido a una molécula que lo moviliza. Una vez el Cu entra en el citoplasma, CopZ1 se lo entrega al sensor CueR que activa la producción de proteínas implicados en la tolerancia al metal. Mientras tanto CopZ2, que es más abundante que CopZ1, funciona como un sistema de respuesta rápida que secuestra el exceso de Cu mientras la célula logra eliminar todo el metal que no necesita<sup>3</sup>. En conclusión, la evolución ha permitido a las bacterias desarrollar estrategias para usar para su beneficio elementos tóxicos como el Cu, garantizando que los niveles del metal son cuidadosamente censados, y que el Cu nunca está libre dentro de la célula de tal forma que se limita la posibilidad de efectos adversos.