El sistema de autodestrucción en la bacteria de la tuberculosis puede conducir a un 'fármaco perfecto'
Una nueva investigación explora la estructura de un mecanismo autodestructivo natural contenido en la bacteria que causa la tuberculosis en los seres humanos. La explotación de este mecanismo utilizando estos nuevos descubrimientos puede conducir pronto a mejores tratamientos.
En los Estados Unidos, se produjeron más de 9.000 casos de tuberculosis (TB) en 2017.
Aunque EE. UU. Tiene una de las tasas de tuberculosis más bajas del mundo, la enfermedad sigue siendo una de las 10 principales causas de muerte en todo el mundo.
De hecho, la Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que aproximadamente 10 millones de personas tenían tuberculosis en 2017 y que 1,6 millones de personas murieron como resultado.
En un esfuerzo por diseñar fármacos más eficaces contra la tuberculosis, un equipo internacional de investigadores se propuso investigar un sistema de toxina-antitoxina que la bacteria de la tuberculosis contiene de forma natural.
Los científicos, dirigidos por Annabel Parret, del Laboratorio Europeo de Biología Molecular en Hamburgo, Alemania, explican su esfuerzo y detallan sus hallazgos en la revista. Célula molecular.
Estudio del sistema "toxina-antitoxina"
Como explican Parret y su equipo en su artículo, las células bacterianas a menudo tienen un sistema de toxina-antitoxina que juega un papel importante en cómo las bacterias responden y se adaptan a las condiciones de estrés. Tales condiciones incluyen la inanición o el tratamiento con antibióticos.
El sistema comprende una proteína tóxica y "un 'antídoto' o antitoxina neutralizante de toxinas". En condiciones normales, la antitoxina bloquea la actividad de la toxina. Sin embargo, en circunstancias estresantes, como bajo tratamiento con antibióticos, la antitoxina se degrada rápidamente y la toxina se activa.
El genoma de Tuberculosis micobacteriana tiene alrededor de 80 grupos de genes. De estos, tres genes codifican antitoxinas que son esenciales para la vida y el buen funcionamiento de la bacteria.
Por lo tanto, Parret y sus colegas se acercaron a las toxinas que complementarían estos tres genes que codifican antitoxina con la esperanza de que pudieran "explotarlos" "para el desarrollo de nuevas terapias contra la tuberculosis".
Más específicamente, los investigadores se basaron en estudios anteriores y optaron por centrarse en solo uno de estos tres sistemas de toxina-antitoxina.
Eligieron este sistema en particular porque aquí, el efecto de la toxina es mucho más fuerte que en otros sistemas: si el "antídoto" no está presente, la toxina simplemente mata la bacteria de la tuberculosis.
Entonces, los científicos examinaron la estructura de este sistema. Como explica Parret, "Nuestro objetivo era ver la estructura del sistema [toxina-antitoxina], para que pudiéramos tratar de comprenderlo e incluso manipularlo".
Hacia "la droga perfecta para la tuberculosis"
Los científicos descubrieron que la estructura de este sistema se parece mucho a las toxinas del cólera y la difteria. "Parece un diamante y es muy estable", dice el coautor del estudio Matthias Wilmanns.
Utilizando un modelo de ratón de infección por tuberculosis y tratamiento con antibióticos, estudiaron el comportamiento del sistema toxina-antitoxina.
Revelaron que cuando la toxina se separa de su antídoto, se activa y comienza a "devorar" las moléculas de NAD +, que son metabolitos celulares indispensables para la vida de la célula.
Finalmente, la degradación progresiva de las moléculas mata a todas las células bacterianas, una por una. Los investigadores esperan aprovechar este mecanismo de autodestrucción natural para crear nuevos fármacos antituberculosos más eficaces.
De hecho, explica Parret, “nuestros colaboradores en Toulouse ya pudieron extender la vida útil de los ratones infectados con TB activando la toxina de forma controlada”.
“Si encontramos moléculas que pueden alterar el sistema [toxina-antitoxina] - y por lo tanto desencadenar la muerte celular - en pacientes con tuberculosis, ese sería el fármaco perfecto […]. Si tenemos éxito, este podría ser un nuevo enfoque para el tratamiento de la tuberculosis y otras enfermedades infecciosas ".
Annabel Parret
