El mecanismo del transporte del potasio en la levadura: Un importante descubrimiento realizado en México

Abstract

Para muchos es un hecho incuestionable que el ATP (adenosín trifosfato) es la fuente de energía más importante para realizar cualquier trabajo que requiere la célula. Sin embargo, en los años setenta del siglo pasado, quienes trabajamos y más tarde colaboramos con mi queridísimo amigo Armando Gómez Poyou, no imaginábamos siquiera que fuese la molécula de ATP la que aportase la energía necesaria para que Saccharomyces cerevisiae, la más conocida de las levaduras, capturara y transportara a su interior el potasio esencial para su crecimiento, ¿Cómo lo hace? Nos llegamos a preguntar en aquel entonces. En este texto, cuya lectura requiere de elementos básicos de bioquímica, se describe la construcción de este conocimiento a partir de una observación hecha por serendipia: que la enzima glutamato deshidrogenasa es más activa en presencia de sodio que de potasio. A partir de este hecho, realizamos una serie de observaciones y experimentos clave, entre los que destacan el estudio del efecto del pH en la acumulación de NADH y en el cambio en los niveles de ATP y ADP dentro de la célula. La acumulación de evidencias, descritas con cierto detalle en el texto, nos llevó a explicar cómo sobrevive S. cerevisiae en un medio ácido y sin oxígeno, y a plantear la existencia en la membrana de una proteína que no sólo rompe al ATP, sino que, utilizando la energía de su hidrólisis, se encarga de transportar Na+ y K+ a través de la membrana de la célula. Esta proteína, hoy conocida como ATP sintasa (ATPasa), también expulsa protones al exterior de la célula usando la misma fuente de energía, acidificando el medio externo, alcalinizando el interno y generando una diferencia de potencial eléctrico a ambos lados de la membrana. La existencia de este sistema, fue más tarde confirmada también en células de organismos superiores y es hoy explicado en todos los textos de biología y bioquímica celular.

For many, it is an unquestionable fact that ATP (adenosine triphosphate), is the most important energy source the cell has to carry out any function. However, in the seventies (last century) those of us that worked and later collaborated with my dearest friend Armando Gómez Puyou, did not imagine that the single ATP molecules could provide all the energy required for the absorption and internal transport of the potassium atoms that baker's yeast (Saccharomyces cerevisiae) requires as essential nutrient for growth. How does it do it? We asked ourselves in those days. In this manuscript, whose reading requires notions of basic biochemistry, the construction of this knowledge is described, starting from a basic serendipity experiment, in which we were able to demonstrate that the enzyme glutamate dehydrogenase is more active on potassium than in sodium ions. From this fact, we carried out additional observations and key experiments, including the effect of pH in the intracellular accumulation of NADH and the modification of ATP/ADP levels. The accumulated evidence presented with detail in this text, led us to describe how the yeast cell survives in an acid environment without oxygen and to propose the existence of a protein in the cell membrane that not only breaks down ATP, but also uses the energy from the hydrolysis, to transport Na+ and K+ through the cell membrane. This protein, (ATPase), also uses this energy to transport protons outside the cell, acidifying the external medium, alkalizing the internal one and creating an electrical potential in both sides of the membrane. This system was later described in other eukaryotes and is now found in all biochemical and cellular biology textbooks.