Estudiante del doctorado en Ciencias de la Vida gana primer premio en congreso nacional


Identifica retículo endoplasmático en hifas de hongo: una aguja en un pajar



Posgrado

Por sus contribuciones en la identificación del retículo endoplasmático en la célula (hifas) del hongo Neurospora crassa, Juan Manuel Martínez Andrade, estudiante del doctorado en Ciencias de la Vida del CICESE, ganó el primer premio en modalidad cartel en el XIV Congreso de la rama de Biología Molecular y Celular de Hongos de la Sociedad Mexicana de Bioquímica, que tuvo lugar del 15 al 18 de octubre, en Guadalajara, Jalisco, México.

      Localización de la proteína SEY-1-GFP en hifas maduras de Neurospora crassa.

“La organización apical y subapical inexplorada del retículo endoplásmico en las hifas en crecimiento de Neurospora crassa” es el título del trabajo presentado por Martínez en forma de cartel y ponencia corta, y forma parte de la tesis que está desarrollando con la dirección de la doctora Meritxell Riquelme Pérez, investigadora del Departamento de Microbiología de este centro de investigación.

Usando herramientas de genética molecular y diversas técnicas de microscopía, Juan Manuel observó en varias muestras que dentro de la célula faltaba la parte de un organelo –el retículo endoplasmático– de este hongo modelo que ha favorecido descubrimientos claves para comprender las bases del crecimiento fúngico.

“El proyecto es muy relevante para la biología celular de hongos filamentosos porque la organización del retículo liso/tubular era algo que no se había entendido con anterioridad y tiene implicaciones en la regulación de calcio, la síntesis de lípidos, la secreción vesicular y todo está relacionado con el ciclo de vida”, comenta entusiasmado Juan Manuel Martínez Andrade, quien recibió el premio como un reconocimiento no solo a su trabajo sino, además, para el laboratorio de Biología Molecular del CICESE donde “estamos chambeando duro”.

Odontólogo y científico

Juan Manuel estudió odontología en la Universidad Nacional Autónoma de México, en Ciudad Universitaria, CDMX, donde también realizó una especialidad en microscopía electrónica en ciencias biológicas en la Facultad de Ciencias.

Posteriormente, llegó al CICESE y obtuvo el grado de maestro en Ciencias de la Vida con un proyecto de nanotecnología dirigido por la doctora Ernestina Castro Longoria. “Nos fue muy bien porque logramos un desarrollo odontológico, para endodoncia, con nanopartículas. La idea era inhibir microorganismos resistentes a ciertos padecimientos. El proyecto terminó con una patente, íbamos a hacer un spin off, ganamos un proyecto para irnos a Reino Unido, pero no pudimos continuar el plan porque necesitábamos regular la tecnología, faltaba dinero y por asuntos personales. No obstante, los resultados y la patente siguen vigentes”.

Tan vigentes que José Luis Tinajero (padre) lo invitó al Colegio de Cirujanos Dentistas de Ensenada a presentar el proyecto. “Así empecé a conocer a la sociedad dental de Ensenada porque yo estaba en el área científica”.

Juan Manuel Martínez Andrade nació en Mexicali, su familia –incluido él, su padre, un y una hermana– es de dentistas. “Somos cuatro, y para mí es un lujo intercalar mi formación en ciencias con la consulta odontológica”.

Siguiendo con apuntes de su trayectoria académica y profesional, después de la maestría en el CICESE, Juan Manuel trabajó como técnico en el Centro de Microscopía del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICyT); en San Luis Potosí permaneció de 2015 a 2017 hasta que la doctora Rosa Mouriño lo contactó para que regresara a hacerse cargo de la microscopía electrónica en el Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada (LNMA) del CICESE.

Ahí trabajó hasta 2020 cuando decidió ingresar al doctorado en Ciencias de la Vida. Durante su rol de técnico en el LNMA interactuó con Meritxell Riquelme, cuyo trabajo le recordaba al de su exjefe en San Luis Potosí, el doctor Braulio Medina, quien “me enseñó este amor apasionado por la ciencia”.

Dos caminos, un proyecto doctoral

La población científica en el rubro odontológico es muy escasa (solo hay dos SNI-3 en el área dental), pero el campo ofrece mucho por explorar, dice el estudiante del CICESE con amor declarado por la microscopía, cuyos saberes han avanzado desde la especialidad en la UNAM, su proyecto de maestría en nanotecnología donde “me topé con el microscopio electrónico de transmisión. Fue como ver una nave espacial. Ahí me di cuenta de lo que podía hacer con esos equipos. Me empecé a encontrar con las células, me llamó mucho la atención el hongo con el que trabajan en el laboratorio, Neurospora crassa. Cuando yo procesaba muestras observé que dentro de la célula faltaba la parte de un organelo que se llama retículo endoplasmático, el cual  generalmente tiene dos estructuras: una tubular lisa y una rugosa tipo cisterna”.

Cuando Juan Manuel miraba las imágenes de las preparaciones que hacía con las muestras de los usuarios, observaba y se preguntaba “¿dónde diablos está esa estructura de la célula que incluso aparece en los libros de texto de biología?, en la primaria hacíamos maquetas de la célula y su estructura”.

Con esas observaciones, abordó a Meritxell Riquelme quien trabaja con este organelo y su relación en la vía secretora de quitinas sintasas implicadas en la formación de la pared celular. Intrigado por dónde estaba el retículo endoplasmático liso/tubular en Neurospora crassa, le planteó la posibilidad de hacer un proyecto relacionado con el estudio de esta estructura que no estaba en la célula.

Durante un sabático en UCSD, comenta el estudiante, la doctora Riquelme había intentado estudiar una proteína que radica en esa estructura (la proteína RTN-1). “Estoy a la mitad del doctorado, hemos encontrado que esta estructura (lisa/tubular) se encuentra cercana a una llamada Spitzenkörper, que es una de las estructuras más estudiadas por la doctora y está relacionada con el crecimiento polarizado de Neurospora crassa. Tuvimos que hacer algunas modificaciones en la técnica de microscopía electrónica, y todavía estamos tratando de aumentar el contrate de las membranas.

 A sus conocimientos previos, Juan Manuel sumó saberes al trabajar con microscopía de fluorescencia aprendida en el doctorado. “Pude ver que hay dos proteínas importantes para la formación de retículo liso/tubular interactuando en la región apical en cercanía al Spitzenkörper”.

Lo que más me apasiona de mi proyecto de doctorado, dice Juan Manuel, es que estamos ante una pregunta muy fundamental. Es como buscar un planeta en el espacio, pero yo miro al interior de una célula. Encuentro similitud entre quienes estudian el espacio y yo el micro mundo. El que nosotros encontráramos esta parte del retículo es importante porque no se entendía en el mundo de los hongos filamentosos cuyas células crecen como tubos y tienen muchos núcleos.

–Decías que podemos ver la estructura de la célula en los libros de texto de biología, ¿están mal los libros?

–Todas las células animales que hemos visto en libros corresponden a la célula con un núcleo, ahí plasman el retículo que aparece apilado muy cercano a la envoltura nuclear; los modelos que vemos son para células eucariotes uninucleadas. Esa es la visión general que predomina, pero poco se sabe de la organización de este organelo en otras células eucariontes.

Neurospora crassa es un hongo filamentoso ascomiceto que tiene más de 100 núcleos. ¡Imagínate estamos hablando de más de 100 retículos endoplasmáticos (por decirlo así), entonces, entender la organización ha sido muy complicado! Con lo estudiado tenemos una mejor película de este organelo, el cual parece estar muy conservado en todos los reinos: animal, planta y hongo.

En hongos, el retículo mantiene dominios estructurales que son muy similares a las células de animales, la diferencia está en que tenemos muchos núcleos en los hongos filamentosos. “Todas las membranas del retículo de repente se juntan y puede ser un membranero en la célula y entender cómo está organizada cada una, es el reto de mi proyecto: entender este organismo multinuclear”.

Acerca del premio

“Hemos estado trabajando muy motivados en el proyecto, me apasiona mucho la microscopía, poder contestar preguntas fundamentales: ¿cómo funciona una célula? Yo les llamo las preguntas de Dios”, dice el estudiante del doctorado en Ciencias de la Vida.

A fines de 2023, como parte de su doctorado, Juan Manuel espera la publicación de un artículo de revisión que consiste en un análisis crítico de evidencia científica respecto a cómo está organizado el retículo endoplasmático. El artículo ya está aceptado.

“Nuestra contribución apuntala a entender lo que no se entendía antes, pero que curiosamente estaba ahí. No observar el retículo tubular hacía pensar a la comunidad que los hongos filamentosos no lo tenían, no se reportaba comunmente en la literatura. Fue como buscar una aguja en un pajar, fue similar al trabajo de los astrónomos que buscan exoplanetas.”

En el artículo por publicar, que será uno de los tres capítulos de la tesis de Juan Manuel, él hizo una revisión sistemática, que se aplica mucho en el área de la salud. “Cuando se prueba un medicamento generalmente se hacen diferentes tipos de estudios: de casos, de control, aleatorios, etc. Se toma alguno de esos estudios y reanalizan los resultados, yo hice algo similar. Tomé estudios de diferentes microscopías; junto con otros expertos, analizamos los datos para ver si efectivamente estaba por ahí esta estructura”.

Con la información recabada, incluida estadística y datos más fuertes, “ya estamos diciendo que sí existe, está ahí, aunque, todavía desconocemos la función. Hasta el momento, con mi proyecto se ha avanzado en describir la organización y la parte estructural, pero la función es algo que queremos también tratar de dilucidar”.

Respecto a su tesis doctoral, Juan Manuel la integrará con tres artículos publicados en revistas especializadas: el primer artículo ya está aceptado, el segundo incluirá lo experimental para comprobar la organización y el tercero se centrará en el cómo funciona. “Espero que me alcance el tiempo, estoy a la mitad del doctorado”.

Palabras clave: retículo endoplasmático, células, hifas, hongos, Neurospora crassa

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