Leghemoglobina

Qué es la leghemoglobina

Para entender qué es la leghemoglobina conviene mirar antes dónde vive. Las leguminosas, como la soja, la alfalfa, el guisante o las lentejas, establecen una simbiosis con unas bacterias del suelo llamadas rizobios. Estas se instalan en las raíces y provocan la aparición de unos abultamientos característicos, los nódulos. En su interior sucede algo que la planta por sí sola no sabe hacer: transformar el nitrógeno gaseoso de la atmósfera en compuestos que puede aprovechar. Es la fijación del nitrógeno.

El nombre resume su historia. Leghemoglobina contrae "hemoglobina de las leguminosas" (del inglés legume). Igual que su pariente de la sangre, es una globina: una proteína globular que aloja en su interior un grupo hemo, la pieza con hierro que atrapa y libera oxígeno. El tamaño, eso sí, las separa. La hemoglobina humana reúne cuatro cadenas; la leghemoglobina se compone de una sola, lo que la emparenta mucho más con la mioglobina, la que almacena oxígeno en el músculo.

Se conoce desde hace casi un siglo. En 1939, el investigador japonés Hiroyuki Kubo extrajo de los nódulos de la soja un pigmento rojo y observó que se comportaba como la hemoglobina animal. Poco después se comprobó que formaba con el oxígeno una unión reversible, justo lo que cabía esperar de una globina.

Cómo protege la fijación del nitrógeno

La leghemoglobina existe para resolver una contradicción. La enzima que fija el nitrógeno, la nitrogenasa, queda inutilizada de forma irreversible en cuanto se encuentra con oxígeno libre. Y sin embargo las células del nódulo respiran, y respirar exige oxígeno: de él depende el ATP que la propia fijación consume sin descanso. Dos exigencias opuestas conviviendo en un espacio minúsculo.

Su salida es de una elegancia química apreciable. Esta hemoproteína se une al oxígeno con una afinidad altísima, superior incluso a la de la mioglobina muscular, y lo mantiene retenido. Rebaja así la concentración de oxígeno libre hasta un nivel muy bajo, inocuo para la nitrogenasa, mientras lo va cediendo de forma medida a las mitocondrias y a los bacteroides para que la respiración no se interrumpa. Amortiguador y transportador a la vez. El oxígeno circula, pero nunca queda suelto.

Conviene una precisión sobre su fabricación. La parte proteica, la globina, la produce la planta. El grupo hemo ha traído más discusión: durante años se atribuyó por completo a la bacteria, aunque se ha visto que la propia planta activa con intensidad, dentro del nódulo, los genes que lo sintetizan. El pigmento, por tanto, es obra compartida.

De la raíz al plato

Durante décadas la leghemoglobina fue cosa de botánicos y bioquímicos. En 2016 llegó al gran público por una puerta inesperada, la de la industria alimentaria. La empresa Impossible Foods perseguía reproducir el sabor y el aspecto de la carne en un alimento de origen vegetal, y halló en el hemo buena parte de la respuesta. Añadida a sus hamburguesas, la leghemoglobina de soja aportaba el color rojizo, el "sangrado" y ese punto metálico que se asocia a la carne poco hecha.

Quedaba el obstáculo de conseguirla en cantidad, porque extraerla de las raíces de la soja resultaba inviable. La produjeron por fermentación, insertando el gen de la leghemoglobina de soja en una levadura. La agencia estadounidense del medicamento y la alimentación, la FDA, la evaluó como segura en 2018 y autorizó su empleo como aditivo de color en 2019. Una molécula que la evolución diseñó para custodiar una enzima terminó dando color a una hamburguesa.

Preguntas frecuentes

¿Qué significa el nombre leghemoglobina?

Es la hemoglobina de las leguminosas. La primera parte procede del inglés legume (legumbre) y el resto es la palabra hemoglobina, que a su vez une el griego haîma (sangre) y globina (la proteína). El término refleja el hallazgo original: una sustancia de tipo hemoglobina encontrada en plantas de esta familia.

¿Es lo mismo que la hemoglobina de la sangre?

No. Ambas fijan oxígeno gracias al mismo grupo hemo, pero difieren en tamaño y en dónde trabajan. La hemoglobina humana tiene cuatro cadenas y viaja en los glóbulos rojos; la leghemoglobina posee una sola y reside en los nódulos de una raíz. Por esa estructura de cadena única se parece más a la mioglobina del músculo.

¿Por qué son rojos por dentro los nódulos de las leguminosas?

Por la leghemoglobina. Se acumula en concentración elevada en la zona del nódulo donde se fija el nitrógeno, y su grupo hemo le da el mismo tono rojo que el hierro confiere a la sangre. Un nódulo rojo por dentro delata que está fijando nitrógeno de forma activa; cuando envejece y pierde función, ese color se apaga.

¿La que se añade a algunos alimentos procede de plantas?

No directamente. La que emplea la industria alimentaria se obtiene por fermentación con levaduras modificadas para portar el gen de la leghemoglobina de soja, no exprimiendo raíces. La proteína resultante es idéntica a la vegetal y el organismo la digiere como a cualquier otra.

Referencias

1. Larrainzar E, Villar I, Rubio MC, et al. New Phytologist. Hemoglobins in the legume-Rhizobium symbiosis.
2. Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). La leghemoglobina en la fijación de nitrógeno de las leguminosas.
3. Descriptores en Ciencias de la Salud (DeCS), Organización Panamericana de la Salud. Leghemoglobina.
4. Elsevier, ScienceDirect Topics. Leghemoglobin: an overview.