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A toxico-genomic study of the model brown alga Ectocarpus siliculosus

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La tolerancia a metales en algas

Unos biólogos marinos estudiaron el mecanismo que subyace a la tolerancia a metales en algas. Las algas son importantes ya que son los principales productores en las aguas próximas a la costa, proporcionando hábitats para un amplio número de organismos marinos.

Cambio climático y medio ambiente

Hasta el momento, la falta de información genómica ha obstaculizado la comprensión de las bases moleculares de la respuesta al estrés inducido por metales en algas. Sin embargo, la reciente secuenciación del genoma de una especie de alga parda (Ectocarpus siliculosus) proporcionó la oportunidad de abordar esta cuestión. Los socios del proyecto financiado por la Unión Europea «A toxico-genomic study of the model brown alga Ectocarpus siliculosus» (ECTOTOX) investigaron los mecanismos de toxicidad del cobre en las algas pardas. En concreto, los investigadores estudiaron la expresión de los genes implicados en la síntesis de glutatión (GSH) y de fitoquelatina (PC). Las PC son los ligandos intracelulares mejor conocidos en plantas y juegan un papel clave en la minimización de los efectos perjudiciales de los metales. Estos pequeños péptidos ricos en azufre se obtienen gracias a la síntesis de GSH por medio de dos enzimas y actúan como un antioxidante dentro de la célula. El mantenimiento del equilibrio entre la síntesis y la utilización de GSH con el fin de reducir el daño oxidativo y producir las PC podría ser crítico para combatir el estrés inducido por metales. Además, los efectos tóxicos de los metales están vinculados con el metabolismo de las especies reactivas del oxígeno. Por tanto, la tolerancia al estrés inducido por metales depende de sistemas que implican la participación de enzimas antioxidantes para prevenir (o al menos reducir) el daño oxidativo. Los socios del proyecto ECTOTOX determinaron el nivel de tolerancia al cobre midiendo el crecimiento y la fotosíntesis en cepas de E. siliculosus. Las algas fueron recolectadas en puntos de muestreo con diferentes antecedentes de problemas de contaminación y fueron sometidas a un tratamiento experimental que comprendía un rango de concentraciones de metal. También se determinó la toxicidad del cobre en las esporas de esta alga parda, poniendo de manifiesto que este estadio de la vida es más sensible al cobre que la planta adulta, lo que motiva una menor formación de órganos reproductivos. Los resultados del proyecto ECOTOX pusieron de manifiesto la importancia de las PC como quelantes intracelulares de metales en las algas pardas en respuesta a bajos niveles de cobre. Estos descubrimientos apoyan el uso de las PC y de los genes relacionados con su síntesis (en concreto la PC sintasa) como biomarcadores de la contaminación por cobre. En suma, el proyecto ECOTOX ha proporcionado conocimientos nuevos sobre la evolución de la tolerancia a metales y de los mecanismos de defensa inducidos por metales en un organismo marino de gran importancia ecológica. También permitirá a las agencias de protección medioambiental desarrollar herramientas de seguimiento más sensibles con el objetivo de determinar el estado de salud de las aguas costeras.

Palabras clave

Tolerancia a metales, alga, organismos marinos, respuesta al estrés inducido por metales, algas pardas, Ectocarpus siliculosus, toxicogenómica, glutatión, fitoquelatina, daño oxidativo, metabolismo de las especies reactivas del oxígeno, enzimas antioxidan

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