14/03/17 En las últimas décadas los problemas asociados a la contaminación de aguas y suelos por metales tóxicos se ha convertido en una de las principales amenazas para los ecosistemas. Investigadores del Laboratorio de Fisiología Vegetal, del Departamento de Biología de la Facultad de Ciencias de la UAM, están analizando en el Sincrotrón ALBA los enlaces que se establecen entre el mercurio y los biotioles – compuestos orgánicos presentes en las plantas que contienen grupos -SH (un átomo de azufre y uno de hidrógeno). Se sabe que los biotioles como el glutatión (GSH) y las fitoquelatinas (PCs) hacen que las plantas toleren mejor metales tóxicos como el mercurio, de forma que, al establecer enlaces con el metal, lo “secuestran” impidiendo sus efectos nocivos en el interior de las células.
Mediante la espectrometría FTIR (Fourier Transform Infrared) disponible en MIRAS los investigadores buscan identificar y caracterizar los enlaces biotiol-mercurio presentes en células de raíz de dos especies de plantas: Medicago sativa (alfalfa) y Arabidopsis thaliana (planta modelo en experimentación). Previamente, las plantas fueron cultivadas con diferentes concentraciones de mercurio y se cortaron secciones de células de raíz que, deshidratadas, se han analizado con el microscopio de infrarrojos de MIRAS. La luz de sincrotrón permite obtener información completa y distinguir los diferentes tipos de enlaces del mercurio (con GSH, con distintas PCs…) analizando los espectros obtenidos de las muestras. Conocer la forma en que el mercurio se acumula junto al GSH es importante, pues además de ser precursor de la síntesis de PCs, juega un papel clave para limitar el estrés oxidativo inducido por este metal tóxico; todo ello contribuyendo a la tolerancia de las plantas a mercurio.
Fig. A la izquierda Ángel Barón, uno de los científicos del grupo investigador, preparando las muestras vegetales a observar en el microscopio de infrarrojos. A la derecha, cultivos hidropónicos de plantas de Arabidopsis thaliana sometidas a estrés por mercurio.
Es necesario utilizar también mutantes de plantas de Arabidopsis que no pueden sintetizar PCs o que tienen niveles reducidos de GSH, para compararlas con plantas normales y conocer la importancia de la función de estos biotioles en la tolerancia al mercurio. Estos estudios permitirán conocer los mecanismos implicados en el transporte del mercurio a tejidos u órganos comestibles (hojas, tallos, semillas, etc.), que pueden suponer un riesgo para posibles consumidores de productos vegetales contaminados con mercurio.
En definitiva, el estudio de la ruta de síntesis de biotioles y su caracterización como ligandos de metales tóxicos podría servir para detectar si una planta ha estado expuesta a contaminación por mercurio. Esto puede abrir asimismo puertas a aplicaciones biotecnológicas en fitorremediación, para seleccionar o potenciar la habilidad de las plantas para concentrar metales potencialmente peligrosos para la salud humana en órganos no comestibles, como pueden ser las raíces de plantas forrajeras como la alfalfa, al tiempo que se eviten los síntomas de toxicidad que éstas pudieran sufrir.
Este trabajo, que se enmarca dentro del proyecto “Contribución del Metabolismo de Biotioles en la Distribución y Acumulación de Metal(oid)es Tóxicos en Plantas de Cultivo”, está financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad.
