Los investigadores de UTEP descubrieron que los nanoplásticos y los químicos PFAS alteran significativamente las proteínas esenciales para el desarrollo humano, como la leche materna y la mioglobina, lo que puede provocar defectos de crecimiento y otros problemas de salud. Estos hallazgos subrayan la necesidad urgente de alternativas materiales más seguras e informan las políticas ambientales futuras.
Un estudio de UTEP revela que los nanoplásticos y los químicos permanentes modifican proteínas críticas en la leche materna y la fórmula infantil.
Investigadores de la Universidad de Texas en El Paso han logrado importantes avances en el estudio de nanoplásticos y sustancias perfluoroalquiladas (PFAS), también conocidas como sustancias químicas persistentes. Su investigación muestra cómo estos compuestos pueden modificar la estructura y función de las biomoléculas. En concreto, el equipo descubrió que estas sustancias pueden alterar las proteínas presentes en la leche materna humana y la fórmula infantil, lo que posteriormente puede provocar problemas de desarrollo.
Los nanoplásticos y los químicos son compuestos artificiales presentes en todo el medio ambiente; Una serie de estudios recientes los han relacionado con una serie de resultados negativos para la salud. Aunque los nanoplásticos se originan principalmente como resultado de la degradación de grandes artículos de plástico, como botellas de agua y envases de alimentos, los químicos se encuentran permanentemente en una variedad de productos como utensilios de cocina y ropa.
El equipo de investigación de UTEP se centró en el impacto de los compuestos en tres proteínas críticas para el desarrollo y la función humana: beta-lactoglobulina, alfa-lactoalbúmina y mioglobina. Sus hallazgos, que proporcionan información a nivel atómico sobre los efectos nocivos de los nanoplásticos y los PFAS en la salud humana, se describen en dos artículos recientes. Revista de la Sociedad Química Estadounidense Y Interfaces y materiales aplicados de ACS.
Mahesh Narayan, Ph.D., es profesor y jefe del Departamento de Bioquímica del Departamento de Química y Bioquímica de UTEP. Crédito: Universidad de Texas en El Paso
«Al comprender los mecanismos moleculares de cómo los nanoplásticos y los productos químicos permanentes alteran las funciones celulares, los científicos pueden desarrollar alternativas más seguras a estos materiales», afirmó el profesor Mahesh Narayan, miembro de la Real Sociedad de Química y jefe del departamento. de bioquímica en el Departamento de Química y Bioquímica de UTEP, supervisó dos estudios. «Los conocimientos adquiridos a partir de esta investigación tienen implicaciones de largo alcance».
La investigación de Narayan reveló que, esencialmente, los nanoplásticos y los PFAS «disuelven» completamente una región de proteínas conocidas como hélices alfa, convirtiéndolas en estructuras de láminas beta.
«No esperábamos que todos tuvieran un efecto similar en la hélice alfa», dijo Narayan. «Fue una completa coincidencia». El equipo observó que este cambio también ocurre en las proteínas amiloides, que pueden causar neurodegeneración y resultados neurotóxicos si las sustancias químicas sintetizadas llegan al cerebro.
A continuación se describen otros hallazgos clave del estudio.
Proteína de la leche: beta-lactoglobulina (BLG)
BLG es una proteína que se encuentra en la leche de oveja y vaca y, a menudo, se utiliza como ingrediente en las fórmulas infantiles. La proteína se une al retinol (vitamina A) y a los ácidos grasos y es fundamental para la visión y el desarrollo del cerebro en los bebés.
El equipo de investigación descubrió que la eficacia de unión del BLG al retinol y los ácidos grasos disminuía cuando se exponía a nanoplásticos y PFAS. En el modelo de Lela Vuković, Ph.D., profesora asistente de química y bioquímica, el equipo dijo que esta disminución podría conducir a importantes problemas de desarrollo en los recién nacidos.
Además, por primera vez, el equipo observó que las PFAS se unen a la proteína de la leche, convirtiéndola en un portador de estos compuestos.
El equipo de investigación incluye (fila superior, de izquierda a derecha): Mahesh Narayan, Ph.D., profesor y jefe del Departamento de Bioquímica del Departamento de Química y Bioquímica de UTEP; Randhal Ramírez Orozco, estudiante de doctorado en ciencias computacionales; Sophia Borrego, estudiante de segundo año de ciencias biomédicas; Samantha Arce, estudiante de segundo año de ciencias biomédicas; Daisy Wilson, estudiante de doctorado en ciencias e ingeniería ambientales; (Fila inferior, de izquierda a derecha) Ummi Habiba Sweety, estudiante de doctorado en ciencias e ingeniería ambientales; y Jyotish Kumar, estudiante de doctorado del Departamento de Química y Bioquímica. Lela Vukovic, Ph.D. (no en la foto), profesores asociados del Departamento de Química y Bioquímica también participaron en la investigación. Crédito: Universidad de Texas en El Paso
Leche materna humana: alfa-lactoalbúmina
La alfa-lactoalbúmina se encuentra en la leche materna, participa en la síntesis de lactosa y es consumida por los lactantes para satisfacer las necesidades nutricionales. Los investigadores de UTEP descubrieron que los nanoplásticos y las PFAS corrompen la estructura de la proteína alfa-lactoalbúmina, comprometiendo potencialmente la formación de lactosa. El equipo dijo que la interrupción podría provocar defectos de desarrollo de bajo grado en los recién nacidos, como inmunidad comprometida y absorción de minerales reducida.
Almacenamiento de oxígeno: mioglobina
La mioglobina, que se encuentra en la sangre y el tejido muscular de la mayoría de los mamíferos, es fundamental para almacenar oxígeno. El equipo de investigación de UTEP descubrió que los nanoplásticos y los PFAS comprometen la función de la proteína mioglobina y alteran su capacidad para almacenar oxígeno. Este bloqueo puede provocar problemas de salud como dificultad para respirar y anemia.
Experimentos adicionales realizados por el equipo demostraron que la exposición a nanoplásticos afecta la locomoción de los gusanos, con efectos comparables al paraquat, el herbicida que causa la enfermedad de Parkinson.
«Este trabajo tiene el potencial de tener un impacto significativo en las políticas ambientales y de salud pública, destacando el importante papel de la investigación científica para abordar los desafíos globales», dijo Robert Kirken, decano de la Facultad de Ciencias. «Estoy orgulloso de la investigación innovadora realizada por el Dr. Narayan, el Dr. Vukovic y sus equipos. Su enfoque innovador para comprender cómo estas sustancias artificiales alteran las funciones biomoleculares es un ejemplo importante del trabajo transformador que realizan regularmente los investigadores de UTEP.
Narayan y su equipo de investigación planean continuar su estudio e investigar los efectos de otros plásticos y compuestos de PFAS.
Citas: «Visión atómica y molecular sobre cómo el PFOA reduce la helicidad α, la unión del sustrato y crea bolsas de unión en una proteína globular modelo» por Anju Yadav, Lela Vukovic y Mahesh Narayan, 24 de abril de 2024 Revista de la Sociedad Química Estadounidense.
DOI: 10.1021/jacs.4c02934
Afroz Karim, Anju Yadav, Ummi Habiba Sweety, Jyotish Kumar, Sophia A. Delgador, José, José, A, Lela Vukovic y Mahesh Narayan, 9 de mayo de 2024, Interfaces y materiales aplicados de ACS.
DOI: 10.1021/acsami.4c03008
