29 de agosto de 2011

• Isabel Gómez, del IBt, y el grupo donde labora, han logrado una toxina modificada que puede terminar con lepidópteros que podrían ser resistentes a las Cry “naturales”. El desarrollo ya está patentado y a punto de ser transferido a una empresa internacional
• Monserrat Bizarro, del IIM, desarrolla el Estudio de las propiedades fotocatalíticas de películas delgadas de óxidos metálicos nanoestructurados para su aplicación en el tratamiento de aguas contaminadas
• María Soledad Funes, del IFC, recordó que en el pasado remoto las mitocondrias eran una célula independiente, pero en algún momento de la evolución entraron a otra, mediante un fenómeno conocido como endosimbiosis

Tienen mucho en común. Son jóvenes menores de 40 años, científicas, universitarias y ganadoras de la Beca para las Mujeres en la Ciencia L´Oréal-UNESCO-Academia Mexicana de Ciencias, 2011.

Se trata de Isabel Gómez Gómez, Monserrat Bizarro Sordo, y María Soledad Funes Argüello, de los institutos Biotecnología (IBt), de Investigaciones en Materiales (IIM), y Fisiología Celular (IFC), respectivamente.

Insecticidas biodegradables

Las toxinas Cry son proteínas que produce la bacteria Bacillus thuringiensis; su ventaja es que matan insectos y, aún mejor, “bichos” que casi siempre son vectores de enfermedades para humanos, como la malaria, o plagas en bosques y cultivos.

Por tratarse de proteínas se convierten en un insecticida biodegradable: no se acumulan en el ambiente ni en los alimentos, y no afectan a otros organismos como los mamíferos o las plantas; pero es necesario entender su mecanismo de toxicidad para hacer un mejor uso de ellas. Ésa es la labor de Isabel Gómez Gómez, del Departamento de Microbiología Molecular del IBt.

Asomada en los charcos para ver si contenían “animalitos”, y en la observación de cómo crecen las plantas, supo desde niña que lo suyo eran las ciencias naturales. Por ello, cursó la carrera de Ingeniería Ambiental en el Instituto Politécnico Nacional, donde se interesó en la biorremediación.

Luego, llegó al IBt para cursar la maestría y el doctorado, y en el grupo de Mario Soberón y Alejandra Bravo comenzó a trabajar con los bioinsecticidas. Su primer labor fue entender por qué las toxinas Cry sólo matan insectos y no afectan a otros organismos; luego, cuáles son las proteínas receptoras de las toxinas, presentes en los intestinos de los insectos susceptibles.

Al terminar una estancia posdoctoral en la Universidad de Drexel, Filadelfia, EU, regresó a México, donde el propio Soberón le abrió un espacio como investigadora asociada. Hoy, como titular, se enfoca a entender los mecanismos de especificidad de las Cry con sus insectos blanco.

Su meta es seguir con la identificación de moléculas receptoras y entenderlas para poder efectuar modificaciones, a fin de aplicarse en campo y tener mejor control de plagas.

La universitaria obtuvo la beca con el proyecto “Estudio del papel funcional de la aminopeptidasa-N y fosfatasa alcalina, presentes en el intestino de Manduca sexta, como receptores de las toxinas Cry1 Bacillus thuringiensis”, y con ello, espera obtener resultados en un menor plazo.

Aminopeptidasa-N y fosfatasa alcalina son dos proteínas presentes en el intestino de Manduca sexta –una oruga de color verde que se come las plantas de tabaco y tomate–, donde las toxinas Cry se “pegan” para hacer un “hoyo” y matarla.

Isabel Gómez ya ha obtenido orugas sin aminopetidasa o fosfatasa alcalina, con la ayuda de la técnica de silenciamiento de proteínas por ARN de doble cadena, y ha visto que se vuelven resistentes a la toxina. “Eso señala la importancia de esas proteínas. Nos dieron la beca para concluir este proyecto”.

Se trata de la continuación de una labor que hasta ahora ha tenido resultados alentadores. En el grupo del que forma parte, ya han logrado obtener una toxina modificada que no depende de la presencia de otro receptor en los insectos –llamado caderina–, para ser activa, sino que puede terminar con orugas o lepidópteros que podrían ser resistentes a las Cry “naturales”. El desarrollo ya está patentado y a punto de ser transferido a una empresa internacional.

Con trabajos publicados en el Journal of Biological Chemistry, Biochemistry, y Science, la joven científica consideró que la subvención propicia la independencia de las investigadoras que apenas comienzan su carrera.

Obtenerla es sinónimo de que “estamos hacemos bien las cosas. Es un orgullo, un reconocimiento importante. Para mí y mis estudiantes es una motivación. Me siento más impulsada a ofrecer lo mejor por la Universidad Nacional”, indicó Isabel Gómez.

Tratamiento de aguas contaminadas

“Ganar esta beca es un reconocimiento al esfuerzo y empeño que he puesto en mi labor como investigadora. Esta distinción es, sin duda, una gran motivación para seguir adelante en mi carrera científica. Representa también un gran compromiso por desarrollar de manera exitosa mi proyecto y que, con ello, la sociedad se beneficie con un método de purificación de agua”.

Así lo dijo Monserrat Bizarro, quien desarrolla el “Estudio de las propiedades fotocatalíticas de películas delgadas de óxidos metálicos nanoestructurados para su aplicación en el tratamiento de aguas contaminadas”.

Egresada de Física de la Facultad de Ciencias (FC), y del doctorado en Ciencia e Ingeniería de Materiales, del IIM, ingresó al instituto como investigadora asociada C en octubre del 2007, mediante el Programa de Fortalecimiento Académico para las Mujeres Universitarias.

En su tesis doctoral estudió el óxido ternario ZrAlO, para obtener un material con constante dieléctrica alta, que pudiera emplearse como aislante eléctrico en las estructuras metal-óxido-semiconductor, base de los circuitos integrados. Desde entonces, también “me he dedicado a la obtención de óxidos metálicos en película delgada con la utilización de la técnica de rocío pirolítico”.

Hija de químicos, desde muy pequeña tuvo inclinación por la ciencia; en particular, le atraía saber sobre el Universo y las estrellas. A los siete años recibió el libro Cosmos, de Carl Sagan, “que probablemente no entendía, pero me entusiasmaba ver las imágenes”. Más adelante, tuvo un profesor de Física en la preparatoria, que inclinó la balanza.

Con 16 artículos científicos en revistas de circulación internacional en su haber, la joven investigadora siempre quiso hacer trabajo experimental aplicable. En esta área, explicó, uno puede combinar ciertos elementos de la tabla periódica, variar los métodos de síntesis y jugar con diversos parámetros de la preparación para mejorar las propiedades de materiales existentes o, incluso, desarrollar nuevos, con una aplicación específica.

Al explicar el proyecto de la beca, señaló que muchas reacciones químicas tienen que ser iniciadas por agentes externos conocidos como catalizadores. La característica de los fotocatalizadores o materiales fotocatalíticos es que pueden degradar compuestos orgánicos de manera muy eficiente, con el uso de luz de longitud de onda adecuada, que generalmente es ultravioleta. Esta propiedad ha cobrado mucho interés a nivel mundial, porque se puede emplear para purificar el aire o el agua.

En particular, abundó Bizarro, esta investigación se enfoca en estudiar la degradación de colorantes orgánicos utilizados en la industria textil, compuestos químicos contaminantes y no biodegradables.

Para el tratamiento del agua resulta conveniente tener un fotocatalizador en forma de película delgada, pues así se evitan los procesos de separación posteriores y no hay pérdida del material.

Además, se busca que pueda activarse con la luz del Sol, para que el proceso sea completamente limpio y amigable con el ambiente al no requerir fuentes externas de iluminación. Para lograrlo, anunció, se introducirán impurezas de diferentes elementos en una matriz de óxido de zinc para modificar sus propiedades, tanto estructurales como electrónicas, que permitan dar una mejor respuesta en la fotocatálisis y así purificar el líquido contaminado con el empleo de luz visible.

Funcionamiento mitocondrial

En la etapa en que María Soledad Funes cursaba el bachillerato, y aún antes, desde la secundaria, supo que quería ser bióloga y dedicarse al estudio de las tortugas marinas, luego de haber visitado un campamento de estos animales en playas de Michoacán, haber asistido a congresos y realizado trabajos de educación ambiental.

Pero al llegar a la licenciatura, en la FC, “descubrí la biología celular. Quedé maravillada con lo que se puede indagar acerca de las células”; en el cuarto semestre de la carrera fue recibida en el laboratorio de Diego González, en el IFC, donde hizo sus “pininos” experimentales.

A partir de entonces, se dedica a estudiar las mitocondrias, como investigadora del Departamento de Genética Molecular del IFC, luego de haber cursado el doctorado en Ciencias Biomédicas en la UNAM, y realizado dos estancias posdoctorales en Alemania: en las facultades de Medicina y Química de la Universidad de Munich.

Las mitocondrias son el organelo celular que produce la energía básica; son esenciales para la mayoría de las células eucariontes, y aunque ya se sabe mucho sobre su funcionamiento, aún falta por estudiar; “es un campo fascinante”, consideró.

Al referirse al proyecto “Mecanismos inexplorados de translocación de proteínas en las membranas mitocondriales”, presentado para obtener la beca, Funes recordó que en el pasado remoto las mitocondrias eran una célula independiente, pero en algún momento de la evolución entraron a otra, mediante un fenómeno conocido como endosimbiosis.

Originalmente, tenía su propio material genético y era completamente independiente, pero a lo largo del tiempo, ese genoma se redujo más y más, hasta que hoy queda muy poco en ese organelo. El resto del ADN se ha transferido al genoma del núcleo de la célula.

Actualmente, la mayoría de las proteínas mitocondriales se codifican en el genoma nuclear; se sintetizan en el citoplasma por ribosomas citoplásmicos y desde ahí se “envían” a la mitocondria, donde se “importan” para llevar a cabo sus funciones.

La joven científica pretende estudiar algunas proteínas que en lugar de ser sintetizadas por completo en el citoplasma son producidas por ribosomas que migran a la superficie de la mitocondria, y ahí realizan su labor, de manera que el proceso de síntesis y de “importación” se hace de manera acoplada.

Dentro de la mitocondria se desarrollan muchos procesos metabólicos, como los que se encargan de producir la energía, lo que ocurre a través de la fosforilación oxidativa y la cadena respiratoria. Casi todas las proteínas codificadas en el genoma mitocondrial se dedican a esos procesos; en tanto, las que se importan desde el citoplasma son accesorias a ellos, dedicadas a la formación de centros de hierro-azufre o al plegamiento de otras.

Nadie, hasta ahora, ha indagado cómo funciona este mecanismo; se sospecha su existencia porque hay evidencias, pero no se ha explorado su funcionamiento desde el punto de vista mecánico, ni qué proteínas involucra o cuáles son los receptores mitocondriales.

Este trabajo de investigación básica que permite conocer más del funcionamiento celular, en este caso de Saccharomyces cerevisiae (la levadura de la cerveza), podría contribuir a estudiar posteriormente otro tipo de células.

Funes, quien ha publicado sus trabajos en revistas como Science, Nature Structure and Molecular Biology, y Proceedings of the National Academy of Sciences, consideró que dedicarse a la ciencia es una labor poco reconocida. “Es difícil que la gente preste atención a las razones por las cuales la Universidad debe aumentar el número de científicos para hacer investigación, ofrecerles equipo, insumos y una presencia permanente en las redes internacionales”.

Por ello, esta beca es importante, porque “reconoce la carrera y los propósitos a largo plazo del proyecto, horas de trabajo, sacrificios personales, y la trayectoria para llegar donde estás”. En este caso no sólo se premian carreras consolidadas y a grandes investigadores, sino a quienes inician. “Que te reconozcan aún si eres ‘chiquito’ está muy bien, es una especie de aliento al futuro; fortalece simultáneamente a la comunidad científica y al grupo que labora en el laboratorio”.

Créditos: unam.mx/dgcs-508/2011