Parte de los investigadores de la UPNA autores de este trabajo. De izq. a dcha.: Alejandro Eguaras, Víctor Martínez Merino, José F. Morán, Javier Buezo, Marina Urra, Alfonso Cornejo y Jorge Fernández de los Reyes. Faltan Pedro López Gómez, Estibaliz Urarte y Estefanía Rodríguez Dobreva.

El trabajo, recién publicado en la revista científica “Molecular Plant”, es obra de investigadores del Instituto IMAB (Instituto de Investigación Multidisciplinar en Biología Aplicada)  de la UPNA, entre los que figuran Pedro López Gómez, Javier Buezo Bravo, Marina Urra Rodríguez, Jorge Fernández de los Reyes, Estibaliz Urarte Rodríguez, Estefanía Rodríguez Dobreva, Alejandro Eguaras Moriones y José F. Morán Juez. A ellos se suman otros dos científicos de la UPNA, en concreto, del Instituto de Materiales Avanzados y Matemáticas (INAMAT2) : Alfonso Cornejo Ibergallartu y Víctor Martínez Merino. En el trabajo colaboran también los investigadores de la Universidad del País Vasco (UPV-EHU) Raquel Esteban Terradillos y Daniel Marino Bilbao, además de Sebastian Wolf, de la Universidad de Tubinga (Alemania).

Salud cardiovascular y rendimiento deportivo

El óxido nítrico, una molécula pequeña, gaseosa e incolora, juega un rol clave como señalizador en muchas funciones vitales de organismos vivos. En humanos, regula aspectos cruciales como la salud cardiovascular e influye en el rendimiento deportivo. Además, está involucrado en la síntesis de antioxidantes y en procesos inflamatorios. Su importancia fue reconocida con el Premio Nobel de Medicina de 1998.

A diferencia de los animales, que producen óxido nítrico a través de una enzima (denominada NO sintasa), las plantas han utilizado predominantemente para su síntesis un proceso reductivo: toman nitrato y, a través de procesos enzimáticos mediados por la nitrato reductasa, es convertido en óxido nítrico. Hasta este trabajo, no se habían identificado, ya sea en experimentos de laboratorio o en condiciones naturales dentro de las plantas, métodos específicos (vías metabólicas) que pudieran producir óxido nítrico a partir de dos fuentes: el amonio libre (un tipo de compuesto de nitrógeno), usado como fertilizante, y los aminoácidos (los componentes básicos de las proteínas que también contienen nitrógeno).

“Aunque puede parecer que el asunto es trivial, desde hace muchos años se consideraba una cuestión no resuelta en biología vegetal y se sospechaba que su descubrimiento permitiría entender otros procesos esenciales en las plantas, como así está siendo —explica el catedrático José F. Morán—. De hecho, a principios de siglo, importantes publicaciones científicas dieron a conocer varios trabajos en este ámbito, luego retractados por no ser correctos. En 2004, la revista ‘Science’ se hizo eco de estos reveses y reconoció la importancia de encontrar esta vía metabólica. Aunque en los años posteriores se han publicado innumerables trabajos sobre esta cuestión, ninguno había llegado a mostrar una vía bioquímica que condujese a la producción de óxido nítrico a partir de nitrógeno reducido, como el del amonio, o los aminoácidos”.

Resistencia de las plantas ante el estrés

La investigación liderada por la UPNA ha revelado una vía alternativa: la producción de óxido nítrico utilizando enzimas, llamadas peroxidasas, que actúan sobre un tipo de compuestos químicos, las oximas (como la indolacetaldoxima). Esta investigación promete mejorar la tolerancia de las plantas a condiciones de estrés, como la sequía, y podría influir en la nutrición vegetal, particularmente, en contextos de uso sostenible de fertilizantes.

“Las aldoximas estudiadas han mostrado formar óxido nítrico en pequeñas cantidades ‘in vitro’ —en tubos de ensayo— e ‘in vivo’ —dentro de las células vivas de la planta—, y todas muestran un efecto inductor en el crecimiento de raíces laterales, lo que podrá ayudar a mejorar la tolerancia de las plantas en procesos de estrés como la sequía —indica José F. Morán—. Pero como tienen un efecto hormonal, representarán una herramienta útil con la que simular etapas del desarrollo vegetal, especialmente, en otras condiciones de estrés como la deficiencia de nutrientes, las altas temperaturas o la tolerancia a la nutrición con amonio como única fuente de nitrógeno. Este tipo de nutrición es importante, por ejemplo, cuando se quieren utilizar los purines de ganadería en vez de emplear fertilizantes nitrogenados fabricados con gran consumo de combustibles fósiles”.

Nuevos caminos en investigación en salud humana

Además, el papel de las aldoximas en la producción de óxido nítrico podrá abrir caminos en la investigación en humanos: en concreto, sobre enfermedades cardiovasculares y en el diseño de nuevos fármacos. A ello se suman otras vías de estudio relacionadas con la salud de las personas. “La indolacetaldoxima es una molécula con una importante homología estructural con la serotonina y con la melatonina, las hormonas de la felicidad, y de los ciclos circadianos y del sueño en humanos, respectivamente —señala José F. Morán—. El descubrimiento de su efecto y su modo de acción generará nuevos abordajes en los estudios para entender mejor los efectos de estas dos hormonas. Asimismo, las bacterias digestivas son capaces de sintetizar estas hormonas beneficiosas, por lo que indolacetaldoxima es una candidata de interés en el análisis de la señalización entre el cuerpo humano y sus bacterias intestinales”. Y el óxido nítrico “también está implicado en la gestión del ciclo celular y será esencial estudiar su efecto sobre células cancerosas y metastáticas”, concluye el catedrático de la UPNA.