Mejoran técnicas para el estudio de moléculas biológicas

Investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas mejoran una técnica que permite analizar en detalle azúcares de importancia en la industria de la alimentación.

Las moléculas biológicas, como los hidratos de carbono, las proteínas y los aminoácidos, debido a su gran tamaño, presentan problemas para ser analizadas en detalle. Si bien en la década del 80 surgieron técnicas que permiten procesar esas enormes moléculas para poder estudiarlas, un equipo de investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA busca mejorar los métodos para describir sustancias biológicas con mayor precisión.

“Logramos caracterizar mezclas complejas de hidratos de carbono de la familia de las pectinas presentes en cítricos”, afirma la doctora Rosa Erra-Balsells, profesora en el Departamento de Química Orgánica de la FCEyN. Los resultados se publicaron en Rapid Communication in Mass Spectrometry. Las pectinas son polisacáridos que se extraen de distintas fuentes vegetales, y se emplean como aditivos gelificantes en mermeladas, jaleas y otros alimentos. La calidad del gel que forman está directamente relacionada con la estructura química de las pectinas utilizadas. Por ello, para el control de calidad de esos aditivos alimentarios, es importante disponer de un método rápido y preciso para caracterizar esas sustancias.

“Hasta ahora el estudio de pectinas requería un tratamiento previo de varios pasos, que dificultaba el análisis y la interpretación de los resultados”, señala Erra-Balsells.

Estas moléculas se analizan mediante la espectrometría de masa, que permite determinar su peso molecular, composición centesimal y estructura. Conocer el peso molecular exacto de una sustancia es muy importante para determinar su composición. Cuanto más exacto sea ese valor, hay mayor seguridad sobre la proporción de átomos que la constituyen.

No obstante, Erra-Balsells aclara: “Esta técnica exige que las sustancias a ser analizadas se encuentren en estado gaseoso y, para ello, lo más simple es calentarlas a altas temperaturas, pero este tratamiento hace que, en lugar de pasar al estado gaseoso, muchas de ellas se descompongan”. Es lo que sucede, por ejemplo, cuando uno calienta azúcar para fabricar caramelo.

Erra-Balsells trabaja, en particular, con la técnica de espectrometría UV-MALDI, creada por el Japonés Koichi Tanaka, que obtuvo el Nobel de Química 2002 por sus aportes al estudio de macromoléculas en general. Esta técnica se basa en una reacción fotoquímica con radiación ultravioleta, que permite llevar las moléculas grandes al estado gaseoso sin que se descompongan. Un equipo para realizar este tipo de análisis de alta resolución ya funciona en el Centro de Estudios Químicos y Biológicos por Espectrometría de Masa MALDI-TOF, que depende de la FCEyN; otro de menor envergadura, en el Departamento de Química Inorgánica de la misma Facultad.

Un budín con pasas

¿En qué consiste la técnica? La sustancia que se intenta analizar es distribuida en una matriz sólida, un compuesto orgánico que opera como contenedor y absorbe los fotones de la luz ultravioleta que se hace incidir sobre ella. “Se puede comparar con un budín con pasas. La masa del budín es la matriz. Las pasas son el compuesto cuyo peso molecular se quiere conocer”, explica Erra-Balsells, y precisa: “Cuando el láser ultravioleta incide, sólo la masa absorbe los fotones, y se produce una excitación electrónica (aumenta su energía). El compuesto que se quiere analizar (las pasas) no tiene interacción con los fotones, y no se excita electrónicamente”.

La matriz pierde luego el exceso de energía, y se produce una especie de explosión térmica que hace que el analito pase al estado gaseoso y no se descomponga. Ese proceso ocurre en una escala de tiempo más breve que el que necesita la sustancia biológica para descomponerse.

En la técnica MALDI es crucial la matriz que contiene la sustancia a analizar. “Hay pocos compuestos que sirven a este fin”, destaca Erra-Balsells, y agrega: “Para el estudio de las pectinas hemos usado una matriz específica, desarrollada en nuestro laboratorio. En este trabajo participaron también los doctores Maria Eugenia Monge y Martin Negri, quienes usaron pectinas para desarrollar nuevos sensores (narices electrónicas), y la doctora Adriana Kolender, especialista en polisacáridos, todos de la FCEyN.

La espectrometría de masa con la técnica UV-MALDI hizo posible que las enormes moléculas biológicas y sintéticas pudieran volar; les dio “alas a las moléculas del tamaño de un elefante”, como señaló, John Fenn, que compartió el Nobel 2002 con Tanaka.

Fuente: Publicado en La Nación el 03/03/2008