Arredondo Peter, José Raúl

Desde hace 25 años mi interés en la investigación ha sido el estu- dio estructural, funcional y evolutivo de las hemoglobinas (Hbs) vegetales. Inicialmente mis trabajos consistieron en realizar análisis filogenéticos de las Hbs simbióticas o leghemoglobinas, que se localizan en los nódulos de las plantas que fijan el nitrógeno. Posteriormente, mis trabajos se enfocaron al estudio de las Hbs no simbióticas, las cuales se distribuyen ampliamente en las plantas terrestres. Específicamente, en 1997 reportamos las propiedades bioquímicas y genéticas de algunas Hbs del arroz. Este trabajo se realizó en un ambiente de competencia con los grupos canadiense y australiano encabezados por los Dres. Robert Hill y William Peacock y Elizabeth Dennis, respectivamente. En los meses de agosto, septiembre y noviembre de ese año, se publicaron los trabajos que describieron las propiedades de las Hbs no simbióticas de la cebada, el arroz (nuestro trabajo) y Arabidopsis, respectivamente. Estas fueron las primeras publicaciones que reportaron la existencia (al menos en las plantas y probablemente en todos los organismos conocidos) de Hbs en donde el fierro del hemo está hexacoordinado por las histidinas proximal y distal. Las Hbs no simbióticas son proteínas con características bioquímicas particulares (su afinidad por el oxígeno es extraordinariamente alta), cuya función en los órganos de las plantas se desconoce (aunque el trabajo reciente de Rob Hill sugiere que la función de estas proteínas se relaciona con el metabolismo del óxido nítrico); además, se cree que las Hbs no simbióticas fueron los ancestros de las leghemoglobinas, las cuales son proteínas pentacoordinadas. Por lo tanto, mis proyectos de investigación desde mi regreso a México (en 1997) de una estancia posdoctoral en el laboratorio del Dr. Robert Klucas, en la Universidad de Nebraska-Lincoln, EUA, han tenido como objetivo entender la función y evolución de las Hbs no simbióticas y las leghemoglobinas. Como modelo utilizo el estudio de las Hbs de especies monocotiledóneas como son: arroz, maíz y teosinte (el ancestro del maíz), o primitivas, como son los musgos Physcomitrella patens y Ceratodon purpureus. Durante la última década logramos clonar, purificar y caracterizar las Hbs de plantas leguminosas primitivas, determinar la estructura terciaria de la Hb no simbiótica del arroz, predecir la estructura terciaria de numerosas Hbs de plantas terrestres, conocer los tejidos en donde se sintetizan las Hbs no simbióticas del arroz así como las condiciones ambientales que modulan la expresión de los genes que las sintetizan, caracterizar a la familia de genes hb del arroz y conocer las propiedades de las Hbs no simbióticas de las primeras plantas terrestres. Estos avances me han permitido obtener respuestas a preguntas que me plantee hace más de dos décadas. Es decir, ahora conocemos las propiedades bioquímicas que podrían determinar la función de estas proteínas en los tejidos de la planta; las condiciones que modulan la expresión de los genes hb vegetales; la estructura de la familia de genes hb en el arroz; las características estructurales de las Hbs no simbióticas que evolucionaron para dar lugar a las le-ghemoglobinas y las propiedades de las Hbs de las primeras plantas terrestres. Finalmente, mediante análisis filogenómicos logramos establecer que en el árbol de la vida existen tres linajes de globinas que han evolucionado solamente en dos dominios estructurales.

Este descubrimiento permite conocer con mayor detalle el origen y la evolución de las Hbs en los seres vivos.

El desarrollo de mi trabajo de investigación también consiste en colaborar con investigadores de diferentes áreas. Como resultado, he participado en diversos proyectos: identificación de compuestos fluorescentes en insectos; análisis de secuencias de las citocromo oxidasas bacterianas, análisis de reductasas de la leghemoglobina férrica de plantas leguminosas y detección de polimorfismos en gramíneas e insectos. Inclusive. Durante los últimos años he incursionado en las aplicaciones potenciales de las Hbs no simbióticas, específicamente en usos biotecnológicos, como su uso como biosensores, en la industria cosmetológica y farmacéutica.

Considero que un componente esencial en el desarrollo de mi trabajo de investigación es la formación de recursos humanos de alto nivel. Por lo tanto, en todos mis proyectos participan estudiantes de licenciatura, maestría o doctorado, así como asociados posdoctorales.