Publicado 26/06/2020 7:11:33 +02:00CET

Descubren cómo las toxinas bacterianas desarrolla la capacidad de causar nuevas enfermedades

Clostridium botulinum, tóxina botulínica
Clostridium botulinum, tóxina botulínica - WIKIMEDIA/CDC - Archivo

   MADRID, 26 Jun. (EUROPA PRESS) -

   Un nuevo estudio que investigaba cómo las toxinas bacterianas desarrolla la capacidad de causar nuevas enfermedades ha descubierto que aquellas que causan diferentes enfermedades comparten mecanismos moleculares similares, en un hallazgo que podría ayudar tanto al desarrollo de nuevos tratamientos como a explicar la aparición de nuevas enfermedades, según publican sus autores en la revista 'Cell'.

   Precisamente, la pandemia de coronavirus es un recordatorio diario de las consecuencias de una exitosa invasión de células humanas por un patógeno. Y la nueva investigación demuestra que no se necesita mucho para que estos encuentros se vuelvan mortales.

   Los investigadores han encontrado que dos toxinas bacterianas casi idénticas causan enfermedades distintas: diarrea y síndrome de shock tóxico fatal, al unirse a receptores humanos no relacionados. También destaca un mecanismo por el cual los patógenos han desarrollado distintas preferencias de receptores para infectar diferentes órganos.

   "Siempre pienso en las toxinas bacterianas como fascinantes máquinas de muerte en la forma en que encuentran nuevas formas de ingresar al tejido del huésped", señala Mikko Taipale, co-líder del estudio y profesor asistente de genética molecular en el Centro Donnelly para la Investigación Celular y Biomolecular, de la Universidad de Toronto (Canadá).

   El trabajo también fue codirigido por Roman Melnyk y Jean-Philippe Julien, ambos científicos senior en el Hospital for Sick Children en Toronto y profesores asociados de bioquímica en la Universidad de Toronto.

   Muchos están familiarizados con la 'Clostridium difficile', una bacteria intestinal que puede causar diarrea. Menos conocido es su pariente cercano, 'Paeniclostridium sordellii', que también vive en el intestino y en el tracto reproductor femenino. Las infecciones son raras pero fatales y pueden ocurrir cuando la toxina bacteriana escapa al torrente sanguíneo, durante el nacimiento, por ejemplo, y se propaga a los pulmones y otros órganos.

   Se cree que ambas especies son parte del microbioma, la bacteria residente del cuerpo, pero no está claro por qué dañan a algunas personas y no a otras.

   La toxina liberada por 'C. difficile' actúa a través de frizzled, un receptor de la superficie celular con un papel en la regeneración de los tejidos. Aunque 'P. sordellii' produce una toxina similar, no se une a frizzled. La naturaleza de su receptor seguía siendo desconocida y el equipo decidió encontrarlo.

   Y descubrieron que las dos toximas son son muy similares entre sí, pero usan receptores completamente diferentes, dice Taipale. "No esperábamos encontrar eso", admite.

   La razón es que una pequeña parte de las toxinas que difiere considerablemente entre 'C. difficile' y 'P. sordellii'. Encontrado en el medio de la toxina, forma una superficie por la cual ambas toxinas entran en contacto con sus receptores, como lo revela la microscopía crioelectrónica, que permite una vista tridimensional detallada de la estructura molecular.

   Cada proteína de toxina se compone de aproximadamente 2.500 aminoácidos y los investigadores pudieron identificar aquellos que se relacionan directamente con el receptor. El intercambio de solo 15 de estos aminoácidos entre las dos toxinas fue suficiente para cambiar la preferencia del receptor.

   "Nos sorprendimos cuando vimos que las toxinas compartían una superficie que evolucionó para interactuar de manera única con células distintas", dice Julien.

   Parece que mientras el resto de la toxina está bajo una fuerte presión evolutiva para permanecer sin cambios, la superficie de unión al receptor está libre de tales restricciones. Esto puede permitir que las toxinas evolucionen en variantes que puedan unir nuevos receptores para invadir otros tejidos y huéspedes.

   Sin embargo, el cambio de receptor no es exclusivo de las bacterias. Las cepas de SARS-CoV-2 y coronavirus que causan el resfriado común usan la misma parte de la ahora famosa proteína espiga para unir diversos receptores, lo que podría explicar las diferencias en la gravedad de la enfermedad.

   "Este es un buen ejemplo de cómo los virus y las bacterias, de dominios completamente diferentes de la vida, han encontrado tácticas moleculares similares para cambiar sus objetivos de receptor en las células humanas --destaca Taipale--. Y también nos recuerda cuánta biología genial se puede encontrar en el mundo microbiano".

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