El caballo de Troya del plutonio.

Cuando oímos hablar del plutonio lo primero que se nos puede venir a la cabeza son los reactores o las armas nucleares, por tratarse de un subproducto de los reactores de fisión de uranio o por ser el isótopo (²³⁹Pu) empleado en “Fat boy”, la bomba que estalló sobre Nagasaki (Japón) en agosto de 1945. Sin embargo, y a pesar de que la mayoría del plutonio empleado por el hombre es sintético, se trata de un isótopo primordial, el más pesado de ellos; es decir, el plutonio estaba presente cuando se formó la Tierra y lo ha estado desde entonces. A pesar de ello, no tiene ninguna función biológica conocida y, sin embargo, el organismo sí lo acumula si lo respira o ingiere. La acumulación implica que puede entrar en las células. ¿Cómo puede un átomo tan grande sin función biológica penetrar la membrana celular? La respuesta ya la dieron los griegos: el plutonio es Ulises.

Un equipo de investigadores encabezados por Mark Jensen, del Laboratorio Nacional Argonne de los Estados Unidos, ha identificado el mecanismo por el cual el plutonio puede entrar en las células de los mamíferos. El plutonio usa la proteína responsable de llevar hierro al interior de las células en la mejor tradición homérica, como un caballo de Troya. Este resultado puede tener su utilidad para mejorar la seguridad de los trabajadores que manejen plutonio y para el desarrollo de biosistemas para la separación de los elementos radioactivos del combustible nuclear usado. Los resultados de la investigación se publican en Nature Biological Chemistry.

Los investigadores trabajaron con células de glándulas adrenales de ratas y pequeñas cantidades de plutonio para ver cómo las células acumulaban el material radioactivo. Los científicos descubrieron que el plutonio usaba la transferrina (Tf), la glicoproteína que se une reversiblemente al hierro y lo introduce en las células. Cada transferrina tiene dos dominios, N y C, cada uno de los cuales puede unirse a un átomo de hierro formando Fe₂Tf. Cuando otra proteína, el receptor de transferrina, reconoce ambos dominios, permite que la molécula entre en la célula.

El plutonio puede unirse a la transferrina en ambos dominios Pu₂Tf, pero en este caso el receptor no reconoce los dominios (el tamaño de ambos plutonios deforman demasiado el conjunto) y no permite el paso.

Los griegos en la guerra de Troya, cansados ya del cerco y dispuesto a retirarse derrotados, tuvieron que fiarse del ingenio de Ulises: "que piensen que nos retiramos y les dejamos como ofrenda una escultura, pero con una carga mortal; engañados así lo introducirán tras sus murallas". Pero la célula, para su desgracia, no tiene siquiera nada ni nadie que diga aquello que Virgilio puso en boca de Laocoonte “Timeo Danaos et dona ferentes”...

Los investigadores descubrieron que las estructuras mixtas, con un hierro y un plutonio, Pu_CFe_NTf y Fe_CPu_NTf, se parecen tanto a la proteína normal, Fe₂Tf, que la célula se ve engañada y abre sus murallas al enemigo mortal.

Esta entrada es una participación de Experientia docet en la VI Edición del Carnaval de Química que organiza Divagaciones de una investigadora en apuros y en el Biocarnaval de Verano que alberga MarimarusBlog.

Referencia:  

Jensen, M., Gorman-Lewis, D., Aryal, B., Paunesku, T., Vogt, S., Rickert, P., Seifert, S., Lai, B., Woloschak, G., & Soderholm, L. (2011). An iron-dependent and transferrin-mediated cellular uptake pathway for plutonium Nature Chemical Biology DOI: 10.1038/nchembio.594