Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han logrado determinar la ruta que utilizan las bacterias para degradar un componente que forma parte de la estructura de la nicotina, el ácido nicotínico, y utilizarlo como alimento. El hallazgo, que aparece publicado en el último número de la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias de EE UU, podría dar pie a aplicaciones para el desarrollo de filtros biológicos con los que reducir las emisiones contaminantes de nicotina.
La descripción de algunas de las proteínas que conforman la citada ruta también permite el desarrollo de nuevos procesos biotecnológicos para la síntesis de moléculas precursoras de insecticidas y compuestos de interés farmacológico. Asimismo, el descubrimiento de genes similares en bacterias patógenas humanas abre una vía de estudio sobre el control del proceso de infección en determinados microorganismos patógenos.
El trabajo dirigido por el investigador del CSIC Eduardo Díaz, del Centro de Investigaciones Biológicas (del CSIC), en Madrid, ha contado con la participación de científicos de la Universidad de Varsovia y el Instituto Bioinfobank (Polonia).
En concreto, los autores han identificado los genes implicados en la ruta de degradación aeróbica (con oxígeno) del ácido nicotínico en la bacteria Pseudomonas putida, empleada con frecuencia como modelo en investigación medioambiental. “A pesar de que el ácido nicotínico, también conocido como vitamina B3, es un compuesto natural muy abundante, sólo se había conseguido describir su ruta de degradación en ausencia de oxígeno”, explica el investigador del CSIC.
Los autores apuntan que el hallazgo abre una línea de investigación para tratar la contaminación por nicotina derivada del humo del tabaco y de las factorías tabaqueras. “A partir de este hallazgo, podrían diseñarse variantes de Pseudonomas putida que degradasen de forma eficaz y completa la nicotina, y desarrollar biofiltros con ellas para reducir las emisiones tóxicas de este componente”, indica Díaz.
Además de describir los genes que componen la mencionada ruta en Pseudonomas putida, los autores estudiaron su presencia en otros tipos de bacterias y descubrieron que los genes objeto del trabajo están presentes en bacterias del suelo y en algunas patógenas para el ser humano. Este dato, según los autores, permite abrir una nueva vía de investigación en torno a estos agentes, ya que trabajos científicos previos han descrito cómo el ácido nicotínico interviene en la modulación del carácter patogénico de ciertos microorganismos.
Proteínas con nuevas estructuras funcionales
La determinación de la ruta de degradación del ácido nicotínico, compuesta de 6 pasos metabólicos, también ha propiciado el descubrimiento de nuevas proteínas con estructuras funcionales no descritas hasta el momento.
En el grupo de las proteínas descubiertas destaca la nicotinato hidroxilasa (NicAB), de gran interés biotecnológico para la producción de ácido 6-hidroxinicotínico, un precursor utilizado en la síntesis de ciertos insecticidas y la 2,5-dihidroxipiridina (NicX), un nuevo tipo de enzima que degrada piridinas y que, probablemente, haya evolucionado a partir de las metalproteasas.
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Referencia bibliográfica:
José I. Jiménez; José L. García; Eduardo Díaz; Angeles Canales; Jesús Jiménez-Barbero, "Deciphering the genetic determinants for aerobic nicotinic acid degradation: The nic cluster from Pseudomonas putida KT2440", PNAS, doi: 10.1073/pnas.0802273105.
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