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domingo, 30 de junio de 2013

Bronceado fúngico

origen de la imagen


Ahora que viene el veranito más de uno se irá a la playa a ponerse moreno. Sus células epidérmicas producirán melanina para así protegerse de los rayos UV del Sol. Pero la melanina no es exclusiva de los mamíferos. De hecho cualquier filum, eucariota o procariota (exceptuando por ahora a las arqueas y a las arañas) tiene alguna especie que la produce. Y es que la melanina también protege contra otros tipos de estrés medioambiental como los agentes oxidantes y la radiación ionizante. En el caso de los hongos, la melanina les permite sobrevivir en ambientes tan extremos como la aridez y las bajas temperaturas de la Antártida, las zonas más contaminadas de Chernobil o el caluroso interior de un lavavajillas lleno de detergente.

Bioquímicamente hablando la melanina es un polímero amorfo cuya estructura química detallada es desconocida. Sí, parece mentira que aún no se haya dilucidado la arquitectura molecular de uno de los pigmentos más famosos, pero a veces las cosas son así para las moléculas muy hidrofóbicas e insolubles. Al microscopio electrónico la melanina parece tener una estructura granular.

Síntesis de melanina en los hongos. En la parte superior está la ruta endógena a partir de Acetil-CoA y en la inferior la ruta exógena a partir de L-Dopa. Origen de la imagen: Eisenmann y Casadeval


Los hongos pueden sintetizarla de dos maneras diferentes. Unos utilizan un sustrato endógeno como la acetil-CoA y que usan el 1,8-dihidronaftaleno como intermediario. Esta es la ruta que usan hongos como Aspergillus o Penicillium. Al parecer los gránulos se biosintetizan en unas vesículas intracelulares análogas a los melanosomas de los mamíferos y de allí son transportadas a la pared celular. Una vez en el exterior, los gránulos de melanina se localizan en la pared celular, donde se entrecruzan covalentemente con los polisacáridos que forman dicha envoltura. Otros como Cryptococcus, son dependientes de una fuente exógena de tirosina o de L-3,4-dihidroxifenilalanina (L-dopa). En ese caso la síntesis es extracelular. La levadura produce unas vesículas conteniendo la enzima lacasa que es secretada en la pared celular. Allí la enzima utiliza la L-dopa como sustrato para producir melanina.

Modelo de la síntesis y localización de la melanina en la levadura Cryptococcus neoformans. Origen de la imagen: Eisenmann y Casadeval


En el caso de los hongos patógenos, como las especies del complejo Cryptococcus neoformans, la melanina es un factor de virulencia. Es lógico si tenemos en cuenta de que la melanina protege contra los factores oxidantes, una de las principales armas usadas por las células del sistema inmune. También se ha observado que los hongos productores de melanina inhiben la fagocitosis de los macrófagos e incluso interfieren con la producción de citoquinas.

Pero los hongos productores de melanina también pueden tener una interesante aplicación biotecnológica. La melanina protege contra la radiación ionizante por lo que se ha pensado en utilizar a especies de hongos melanógenos en biorremediación de lugares contaminados con elementos radioactivos. Y no acaba ahí la cosa, ya que también se ha encontrado que la melanina protege contra la acción de diversas sustancias tóxicas y que incluso puede adsorber eficientemente metales pesados, con lo que se puede utilizar en tareas de bioinmovilización de dichos elementos.

Estas setas “morenitas” probablemente den mucho que hablar en el futuro.

Esta entrada participa en el XXVI carnaval de la Química que se aloja en "El cuaderno de Calpurnia Tate"

ResearchBlogging.org

Eisenman HC, & Casadevall A (2012). Synthesis and assembly of fungal melanin. Applied microbiology and biotechnology, 93 (3), 931-40 PMID: 22173481