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Identifican compuesto químico relacionado con la regulación del zinc en el organismo

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Una colaboración científica internacional describe una nueva función hormonal para la quinurenina, que regula el zinc al interior del organismo con implicaciones en el sistema inmune y en la nutrición.

El estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA con el título “Tryptophan regulates Drosophila zinc stores”, en el que participaron 7 investigadores del Cinvestav, 3 de la Universidad de Bari Aldo Moro, y 4 especialistas en sincrotrones del Instituto Paul Scherrer y de la Universidad Libre de Berlín, destaca una nueva función fisiológica de la quinurenina: facilita el almacén de zinc en las células de un modelo animal.

Esta función podría explicar por qué se ha reportado que los pacientes que desarrollan covid-19 severo presentan altas concentraciones de quinurenina y bajas concentraciones de zinc en la sangre, señaló Fanis Missirlis, miembro del grupo de investigación, adscrito al Departamento de Fisiología, Biofísica y Neurociencias del Cinvestav.

Además, la investigación sostiene que la carencia de zinc es un problema de salud pública con una afectación cercana al 20 por ciento de la población mexicana y se presentaría a consecuencia de la carencia de triptófano en la dieta (aminoácido componente de las proteínas que se convierte en la quinurenina).

Aunque existen programas de la Organización Mundial de la Salud para suplementar el metal en la población de varios países, los investigadores sugieren que la deficiencia de zinc en el organismo quizá no se debe principalmente a la carencia del metal en la dieta, ya que el modelo animal mostró que la falta de triptófano causa que este metal no se acumule, aun cuando se administre a través de suplementos.

“Estamos proponiendo que tal vez la deficiencia de zinc en la población se deba a una desnutrición proteica y esa carencia (de zinc) se ha asociado con alta mortalidad por covid-19 en estudios epidemiológicos realizados en Japón y en India”, explicó el investigador.

La relevancia de zinc estriba en que es un cofactor en la generación de hasta el 10 por ciento de las proteínas del cuerpo; es un metal estrictamente necesario para el funcionamiento fisiológico, incluso del sistema inmunológico. Por ello se hace indispensable tener una regulación del mismo; a la fecha no se sabe mucho sobre su mecanismo de regulación.

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La investigación se realizó en modelo animal de mosca de la fruta porque permite hacer análisis genéticos; es decir, se pueden trabajar con diferentes cepas mutadas en genes específicos. Se trabajó con decenas de mutantes con el objetivo de identificar a las proteínas que dan forma a la bodega del zinc y conocer los transportadores de quinurenina, zinc, protones y cloro, todos requieridos para formar el almacen del metal.

El estudio fue apoyado por el gobierno del estado de Hidalgo, a través de su convocatoria de proyectos de investigación sobre covid-19 y permitió el envío de las muestras para su análisis en el sincrotrón de Suiza, donde se contrastaron materiales obtenidos de moscas con y sin presencia de bodegas de zinc, revelando la existencia de un componente químico específico en las primeras: el complejo de zinc con 3-hidroxi-quinurenina y cloro.

Alberto Vela Amieva, investigador del Departamento de Química de este Centro, realizó los análisis de química cuántica teórica empleando la supercomputadora Xiuhcóatl e hizo los cálculos del nuevo complejo que permitieron describir su espectro teórico y se corroboró con el obtenido del sincrotrón (tecnología científica que utiliza rayos X de muy alta energía).

“El complejo de zinc con 3-hidroxi-quinurenina y cloro, descrito en principio teóricamente, también se sintetizó y se envió al sincrotrón para demostrar que se encontraba realmente dentro de la bodega de zinc del insecto”, sostuvo Fanis Missirlis. La caracterización química del compuesto se realizó en Italia por parte del grupo de Fabio Arnesano adscrito a la Universidad de Bari Aldo Moro, y por el laboratorio de Liliana Quintanar del Departamento de Química en el Cinvestav.

El siguiente reto del estudio es demostrar que las observaciones en la mosca de la fruta también son válidas en roedores y en el ser humano. Los primeros autores del trabajo son: Érika Garay, quien se contrató gracias a una colaboración del Cinvestav con la empresa Zinpro, dedicada a la producción de alimentos veterinarios y Nils Schuth, quien obtuvo la prestigiosa beca internacional de Deutsche Forschungsgemeinschaft (Alemania) para realizar una estancia posdoctoral en el Cinvestav.

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