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BIOSENSORES: los detectives del medioambiente

"BIOSENSORES: los detectives del medioambiente"

¿Alguna vez has oído hablar de los disruptores endocrinos? ¿Sabes lo que son?

Un disruptor endocrino es una sustancia química ajena a nuestro organismo, pero capaz de mimetizar nuestras hormonas y por tanto alterar nuestro equilibrio hormonal. En los seres humanos provocan problemas de fertilidad o pequeñas deformaciones (p.ej. genitales ambiguos, criptorquidia), aunque también afectan a otros organismos como los peces y los invertebrados, produciendo infertilidad y cambios de sexo. Un ejemplo de disruptor endocrino es el famoso DDT, un insecticida empleado desde hace décadas en agricultura y que a día de hoy se sigue usando para combatir la malaria en algunas zonas de Asia. Por tanto, los disruptores endocrinos suponen un problema importante tanto para la salud humana como para el bienestar de un ecosistema. Sin embargo… ¿cómo podemos detectar su presencia? Para eso están los biosensores, una especie de “detectives” que responden y nos dan una señal ante la presencia de una sustancia. Un biosensor es un constructo empleado para medir parámetros biológicos o químicos. La molécula que medimos recibe el nombre de analito o molécula diana (p.ej. glucosa en sangre, presencia de DDT en agua…). El analito es detectado por el receptor (p.ej. enzima, anticuerpo, orgánulo… consultar la imagen) y la unión de ambos provoca la activación del promotor del gen reportero (en inglés, reporter gene) que da lugar a una proteína reportera (en inglés, reporter protein) que nos dará una señal. Sin embargo, para poder medir esta señal, necesitamos un transductor, que actúe a modo de intérprete, traduciendo la señal a un “idioma” que pueda ser interpretado por el ordenador que estemos empleando para medir la señal; por ejemplo, pasar una señal de una reacción redox a un voltaje. Hay muchos tipos de transductores, pero los más utilizados son los electroquímicos, ópticos, piezoeléctricos o los magnéticos.


El estímulo es la molécula que medimos.

Esta puede ser la DDT, la glucosa


El receptor es la parte del biosensor que reconoce el analito y se une a él.

Puede ser una enzima, un anticuerpo, aptámeros


Gen reportero: su promotor se activa por la unión anabolito-receptor y expresa la proteína reportera.

Un ejemplo sería el gen lacZ.

Proteína reportera: codificada por el gen reportero. Su acción deriva en una respuesta que podremos medir.

Un ejemplo es la β-galactosidasa.


La respuesta es producida por la acción de la proteína reportera. La medimos gracias a un transductor que la convierte en unidades medibles por un ordenador.

Un ejemplo es el cambio de color en el medio.


Para entenderlo mejor, vamos a ver un caso concreto. Volviendo a los disruptores endocrinos, para medir la presencia de xenoestrógenos en agua se emplea la técnica YES (Yeast Estrogen Screen) en Saccharomyces cerevisiae recombinante que contiene el biosensor (receptor, promotor y gen reportero). S.cerevisiae expresará el receptor de estrógenos humano (REH) y un gen reportero, lacZ que codifica para la enzima beta-galactosidasa y se activa ante la presencia de estrógenos. Si no hay xenoestrógenos, no habrá ninguna señal que podamos detectar dado que no se activará el biosensor. Sin embargo, si hay presencia de dichas sustancias, se activará la expresión de lacZ y la beta-galactosidasa metabolizará el sustrato cromogénico que hayamos añadido previamente al medio, y como resultado habrá un cambio de color (señal). A continuación, se mide la absorbancia a 420nm mediante un espectrofotómetro (transductor). Mediante la curva de calibrado podemos, además de detectar, cuantificar la presencia de los xenoestrógenos.

¿Habías oído hablar alguna vez de los disruptores endocrinos? ¿Conocías a estos detectives del medio ambiente? ¿Qué otros empleos de los biosensores conoces? Háznoslo saber en los comentarios!

BIBLIOGRAFÍA

Bilal, M. e Iqbal, H., 2019. Microbial-derived biosensors for monitoring environmental contaminants: Recent advances and future outlook. Process Safety and Environmental Protection, 124, pp.8-17. 

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Justino, C., Duarte, A. y Rocha-Santos, T., 2017. Recent Progress in Biosensors for Environmental Monitoring: A Review. Sensors, 17(12), p.2918.

Keel, K., Míguez, D., Soares, A. y Parodi, A., 2010. Optimización de una técnica de medida de disrupción endocrina por medio de Saccharomyces cerevisiae recombinantes. INNOTEC, [online] 5, pp.34-38. Disponible en: <https://ojs.latu.org.uy/index.php/INNOTEC/article/view/60/51> [Consultado el 19 de mayo de 2021].

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