Caracterizados los genes de la degradación de aminas biogénicas

león

Un grupo de investigación de la Universidad de León ha identificado en la bacteria Pseudomonas putida U todos los genes requeridos para la degradación de dos de las aminas biogénicas más importantes: la tiramina y la dopamina. (Encabezado)

El pasado día 16 de enero se defendió en la Universidad de León la Tesis Doctoral titulada «Estudio bioquímico, genético y biotecnológico de las rutas metabólicas responsables de la degradación de tiramina y de ácido 4-OH-fenilacético en Pseudomonas putida U». Esta Tesis ha sido realizada por el autor de este artículo en uno de los grupos de investigación más innovadores y punteros de la especialidad. Dicho grupo, dirigido por el profesor José María Luengo y ubicado en el Departamento de Biología Molecular de la ULE, es pionero en estudios relacionados con la degradación de compuestos aromáticos contaminantes y en la aplicación biotecnológica de esos conocimientos. El grupo ha publicado más de cien artículos en las revistas científicas más prestigiosas y sus miembros son autores de numerosas e interesantes patentes.

La tiramina es una importante amina biogénica que normalmente se encuentra en una concentración muy baja en el sistema nervioso central donde lleva a cabo una función neuromoduladora. Este compuesto puede llegar al organismo a través de la dieta ya que se trata de una molécula que suele estar presente en aquellos alimentos que se elaboran mediante procesos de fermentación (quesos, vinos, embutidos, etc.). Su aparición en los mismos se debe al metabolismo parcial del aminoácido tirosina (presente en todas las proteínas), que es llevado a cabo por los microorganismos que se encuentran formando parte de las materias primas con las que se elaboran tales productos. Esos microbios, así como la mayoría de las bacterias utilizadas por la industria alimentaria, son incapaces de degradar esta amina, lo que se traduce en su acumulación en los alimentos, por lo que, en determinadas ocasiones, su ingestión puede resultar nociva para la salud.

Efectos adversos

Cuando la concentración de tiramina en el organismo supera los niveles normales, esta amina puede desencadenar cefalea, aumento de la presión sanguínea e incremento del ritmo cardiaco y respiratorio, sintomatología que es conocida como «la reacción del queso», ya que fue éste el primer alimento a cuyo consumo se asociaron tales manifestaciones. Afortunadamente, los organismos superiores disponen de un sistema de destoxificación de esta amina, constituido por la enzima monoamino oxidasa (MAO), que permite su eliminación. Sin embargo, en aquellos casos en los que el consumo de alimentos ricos en tiramina es excesivo, o en aquellos individuos que debido a ciertas patologías están siendo tratados con fármacos inhibidores de esta enzima (IMAOs), el sistema MAO no es capaz de eliminar totalmente esta molécula. Por lo tanto, el control de la concentración de aminas biogénicas es un aspecto a tener muy en cuenta en la elaboración de alimentos. Tanto es así, que algunos países como Suiza y Holanda (y probablemente la totalidad de los países integrantes de la UE en el futuro) controlan escrupulosamente las cantidades de aminas presentes en los alimentos que van a ser introducidos en sus mercados.

En el trabajo de investigación realizado en la ULE se han caracterizado los 22 genes responsables de la degradación de tiramina en Pseudomonas putida U. En este microorganismo los genes necesarios para catabolizar dicho compuesto se encuentran agrupados en dos clusters o grupos genéticos: el cluster tyn y el cluster hpa . El cluster tyn contiene la información genética necesaria para que se lleve a cabo la transformación de la tiramina en ácido 4-OH-fenilacético. A continuación, este intermediario es degradado hasta metabolitos generales a través de una serie de reacciones catalizadas por las enzimas codificadas en la otra agrupación genética (el cluster hpa ) . Además, estos científicos han demostrado que estos dos conjuntos de genes codifican también las funciones necesarias para la degradación de la dopamina, un neurotransmisor de gran importancia en la transferencia de información entre neuronas catecolaminérgicas.

Ingeniería genética

Mediante la utilización de diversas técnicas de ingeniería genética, el grupo del doctor Luengo ha conseguido transferir todos los genes responsables de la degradación de estas dos aminas a diferentes microorganismos, de tal modo que bacterias que inicialmente no podían degradar ni la tiramina ni la dopamina, adquirían esa facultad, siendo capaces de eliminar esas aminas de diferentes medios en pocas horas.

En la actualidad, este grupo de investigación está estudiando la expresión de estos genes en distintas bacterias probióticas, de uso muy extendido en la elaboración de diversos productos lácteos, así como el diseño de biosensores que permitan la detección y cuantificación de tiramina en distintos alimentos, lo que supondrá un avance muy importante con respecto a los sistemas empleados hasta la fecha (habitualmente técnicas cromatográficas).

Los resultados obtenidos en este trabajo de investigación, poseen un gran interés biotecnológico debido a sus numerosas aplicaciones. Entre ellas destaca la obtención de bacterias acido-lácticas con capacidad para degradar tiramina. Estas cepas podrían ser utilizadas en el futuro (cuando la legislación lo permita) como cultivos iniciadores, evitando la acumulación de esta amina en los alimentos fermentados, y dotando a los mismos de un gran valor añadido, ya que, al estar libres de tiramina, podrían ser consumidos por cualquier persona. Actualmente, existen ya varias empresas (BIOGES Starters S.A. y otras) interesadas en esos resultados.

Además, el conocimiento detallado de los genes y de las enzimas responsables del catabolismo de estas aminas (tiramina y dopamina) podría ser utilizado en el futuro en terapias génicas diseñadas específicamente para el tratamiento de ciertas enfermedades mentales relacionadas con la existencia de concentraciones anormales de dopamina en el cerebro.