Levadura magnética
Saccharomyces cerevisiae.WIKIMEDIA COMMONS, MASUR
Las células de levadura normalmente no son magnéticas, pero un poco de ingeniería genética puede convertirlas en esclavas de un campo magnético. La investigación, publicada hoy (28 de febrero) en PLoS Biology, sugiere que la manipulación de unos pocos genes ampliamente expresados podría ser suficiente para magnetizar cualquier célula, lo que podría ser una poderosa herramienta tanto para la investigación como para la medicina.
“Es’un estudio muy interesante” dijo Xiaoping Hu, un ingeniero biomédico que investiga el potencial de magnetizar células de mamíferos como un posible marcador para la detección de resonancia magnética en la Universidad de Emory en Atlanta. Hu, que no participó en el estudio, agregó que este trabajo parece ser el primer intento de magnetizar la levadura y puede «brindar orientación». a otros que trabajan para inducir magnetismo en células eucariotas.
Aunque algunas bacterias crean nanopartículas magnéticas y animales como las palomas mensajeras usan campos magnéticos para navegar, el biomagnetismo es un fenómeno raro. Magnetotáctica…
Un foco de la investigación de Silvers es la creación de nuevas propiedades en las células, con el potencial de un comportamiento programable, dijo. El magnetismo es una propiedad poco explotada, y Nishida esperaba que descubrir las vías subyacentes del magnetismo celular en la levadura pudiera ser un trampolín para convertir cualquier célula en un imán.
El primer paso de Nishida fue eliminar el hierro. transporta la proteína Ccclp1, produciendo una levadura mutada que no pudo secuestrar el hierro en las vacuolas. Luego, Nishida agregó un gen para la ferritina humana, una proteína de almacenamiento de hierro.
La ferritina acumula una gran cantidad de hierro en las células y funciona en muchos organismos, dijo Caroline Philpott, quien estudia las vías de transporte de hierro en el National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases en Bethesda, Maryland, y no participó en la investigación.
La ablación de la vía de desintoxicación de hierro de las levaduras y exprimir su almacenamiento de hierro fue suficiente para inducir un magnetismo leve en la levadura cultivada en un solución que contenía el compuesto a base de hierro citrato férrico: las células comenzaron a mostrar atracción por los imanes más de 250 veces la fuerza de un imán de refrigerador promedio. Micrografías electrónicas de levadura magnetizada mostraron densos depósitos de electrones en las mitocondrias. La levadura puede utilizar las mitocondrias para generar energía a partir del ciclo del ácido cítrico, que utiliza varias proteínas dependientes del hierro.
Nishida y Silver también esperaban comprender qué vías ordinarias, si es que las hay, en la levadura podrían contribuir al magnetismo. Después de evaluar los cambios en las propiedades magnéticas de los knockouts, identificaron Tco89p, un componente no esencial de TORC1 (objetivo del complejo de rapamicina 1), que regula el crecimiento celular en respuesta a cambios ambientales como alteraciones en el estado redox, estrés y nutrientes. Las células a las que les faltaba Tco89p mostraron reducciones en el magnetismo, mientras que las células de levadura transfectadas con plásmidos que contenían múltiples copias de TCO89 fueron más magnéticas.
Tco89 parece estar funcionando alterando el estado redox de las células de levadura, pero los detalles de esas alteraciones siguen sin estar claros. Resolver el mecanismo del magnetismo inducido de la levadura podría proporcionar a los biólogos sintéticos una nueva herramienta. Estoy interesado en construir células que respondan a ciertos tipos de información, y ahora tenemos un nuevo tipo de información, dijo Silver.
El magnetismo también tiene otras aplicaciones básicas de investigación, incluida la producción de nanopartículas magnéticas biocompatibles, que se estudian como posibles sistemas de administración de fármacos, dijo Hu. El magnetismo también puede servir como una nueva técnica para separar células de una población. De hecho, Nishida demostró que la levadura magnética puede quedar atrapada en una columna magnética.
Además, el magnetismo puede tener aplicaciones terapéuticas, como demuestra el trabajo de Hus. Al administrar magnetismo a ciertos tipos de células, como las células cancerosas, los investigadores podrían rastrear las células en el cuerpo mediante resonancia magnética, explicó Hu. En teoría, esta técnica también podría ser un paso en una terapia contra el cáncer: la aplicación de campos magnéticos de corriente alterna a células que contienen partículas magnéticas transfiere energía magnética en forma de calor, matando selectivamente solo las células que contienen partículas.
Será difícil llevar magnetismo a humanos o animales vivos, pero este es un buen primer paso, dijo Hu.
K. Nishida y PA Silver, Inducción de magnetización biogénica y control redox por un componente de la ruta de señalización del complejo 1 de la diana de rapamicina, PLoS Biology, doi:10.1371/journal.pbio.1001269, 2012.
¿Le interesa leer más?
Conviértase en miembro de
Reciba acceso completo a más de 35 años de archivos, así como a TS Digest, ediciones digitales de The Scientist, artículos destacados y mucho más. Únase gratis hoy ¿Ya es miembro?Inicie sesión aquí