El manto de invisibilidad de un hongo
Los investigadores descubren que un patógeno fúngico utiliza una enzima para esconderse del sistema inmunológico humano
Mientras que los virus y las bacterias se las arreglan regularmente para infectar el organismo humano, los hongos sólo muy raramente tienen éxito. La razón de esto es que el sistema inmunológico humano puede reconocerlos muy fácilmente porque sus células están rodeadas por una pared celular sólida de quitina y otros azúcares complejos. La quitina es, por así decirlo, la señal de alarma para nuestro sistema inmunológico, al que reacciona con todo un arsenal de armas defensivas. Algunos hongos, sin embargo, aparentemente han aprendido a evitar este reconocimiento fatal: Poseen una o más enzimas llamadas quitina deacetilasa, que utilizan para alterar algunos de los componentes básicos de la quitina. Esto produce un quitosano, que es invisible para el sistema inmunológico.
Modelo de la enzima quitosán deacetilasa (turquesa) con su sustrato quitosán (verde claro) unido en su sitio activo
© Martin Bonin
Un hongo particularmente agresivo, Cryptococcus neoformans, que puede conducir fácilmente a una infección mortal, en particular en pacientes inmunocomprometidos, tiene cuatro genes que parecen codificar tales enzimas. Hasta ahora, sin embargo, sólo ha sido posible demostrar que tres de ellas son realmente deacetilasas de quitina. Se desconocía la función de la cuarta proteína. Los investigadores de la Universidad de Münster han examinado esta cuarta enzima en detalle. Descubrieron que esta enzima es un quitosano deacetilasa que no ha sido descrito anteriormente.
Antecedentes
La quitina es un polisacárido, es decir, una molécula gigante que consiste en miles de azúcares individuales que se ensartan como un collar de perlas. Juega el mismo papel en las paredes celulares de los hongos que la celulosa más conocida en las paredes celulares de las plantas. A diferencia de la celulosa, que está compuesta por el azúcar único de la glucosa, la quitina está formada por unidades de N-acetilglucosamina, es decir, un azúcar único más complejo que lleva un grupo amino básico y, unido a él, una molécula de ácido acético. La enzima quitina deacetilasa elimina algunas de las moléculas de ácido acético de la cadena de quitina, pero no todas, lo que da lugar al quitosán como producto. Así pues, los chitosanos consisten en dos azúcares simples diferentes, el bloque de construcción de quitina N-acetilglucosamina y el bloque de construcción de quitosano glucosamina.
Los investigadores dirigidos por el Prof. Dr. Bruno Moerschbacher del Instituto de Biología Vegetal y Biotecnología de la Universidad de Münster desarrollaron métodos biotecnológicos para introducir tales genes en la bacteria E. coli, y para caracterizar en detalle las enzimas producidas por estas bacterias. Utilizando la moderna espectrometría de masas, secuenciaron los productos de estas enzimas, es decir, decodificaron la secuencia de los bloques de construcción de quitina y quitosano. Así, pudieron analizar las bioactividades de los productos y comprender así las relaciones entre sus estructuras, por un lado, y sus funciones, por otro.
"Aparentemente las deacetilasas de quitina necesitan varios bloques de construcción de quitina uno al lado del otro en la cadena para atacar la molécula y eliminar el ácido acético", explica el bioquímico Bruno Moerschbacher. "Por eso, al final, siempre quedan algunos bloques de chitina. La nueva quitosano deacetilasa puede entonces también eliminar estas últimas moléculas de ácido acético". La sospecha era evidente que sólo este último paso hace al hongo realmente invisible para el sistema inmunológico humano. Y efectivamente: en cooperación con dermatólogos del Centro Médico Universitario de Hamburgo-Eppendorf, los investigadores lograron demostrar que un quitosán que todavía lleva muchas moléculas de ácido acético, estimula el sistema inmunológico aún más fuertemente que la quitina. Sólo el tratamiento con quitosano deacetilasa da lugar a un producto que ya no activa el sistema inmunológico.
Así pues, el quitosano deacetilasa es un instrumento crucial del hongo para atacar a su huésped bajo el radar de quitina de su sistema inmunológico. La completa eliminación de las moléculas de ácido acético de la quitina actúa como una especie de capa de invisibilidad, haciendo que el hongo sea invisible para el sistema inmunológico. "Esto hace que el quitosano deacetilasa sea un blanco interesante para nuevas drogas", comenta el Dr. Christian Gorzelanny del Centro Médico Universitario de Hamburgo-Eppendorf, que anteriormente trabajó en el grupo de investigación de Bruno Moerschbacher en la Universidad de Münster. Lea Hembach, estudiante de doctorado en Münster y primera autora del estudio, añade: "Un fungicida basado en un inhibidor que inhiba específicamente esta enzima no sería en absoluto perjudicial para los seres humanos ni para otros organismos, ya que no tienen una enzima tan rara".
En un nuevo proyecto dirigido por el bioinformático Dr. Ratna Singh, los investigadores de Münster ya están buscando dicho inhibidor. Bruno Moerschbacher también espera que su grupo de investigación logre desarrollar un quitosano de "diseño" inmunoestimulante particularmente fuerte.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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