La bacteria produce un arma farmacéutica de uso múltiple
Y también puede ser fácilmente cultivado en el laboratorio
Desde hace algunos años, se considera que un principio activo procedente de las hojas de una planta ornamental es un posible precursor de un nuevo grupo de drogas potentes. Sin embargo, hasta ahora ha sido muy laborioso fabricarlo en grandes cantidades. Eso podría cambiar ahora: Los investigadores de la Universidad de Bonn han identificado una bacteria que produce la sustancia y que también puede ser fácilmente cultivada en el laboratorio.
El Dr. René Richarz con una placa de agar que contiene la bacteria, Cornelia Hermes con un extracto obtenido de la bacteria, y el líder del grupo de trabajo, el Dr. Max Crüsemann. Un coralino se encuentra entre los investigadores.
© AG Crüsemann / University of Bonn
Actualmente, el coralino adorna de nuevo muchas salas de estar: en invierno da frutos de color rojo brillante, lo que la convierte en una planta ornamental muy popular en esta época del año. Para los farmacéuticos, sin embargo, es interesante por otra razón: contiene una sustancia activa que ha surgido en los últimos años como un faro de esperanza contra el asma y ciertos tipos de cáncer.
Desafortunadamente, obtener la sustancia con el nombre críptico FR900359 (abreviado: FR) en grandes cantidades es bastante laborioso. El cultivo de las plantas en los invernaderos lleva muchas semanas; además, el rendimiento puede variar enormemente dependiendo del espécimen. Por cierto, no producen el ingrediente activo por sí mismas, pero tienen bacterias en sus hojas que lo hacen por ellas. "Sin embargo, éstas sólo crecen en el coral y no pueden cultivarse en el laboratorio", explica el Dr. Max Crüsemann del Instituto de Biología Farmacéutica de la Universidad de Bonn.
Compleja línea de montaje
La fabricación de FR es una empresa compleja. Las bacterias tienen una línea de ensamblaje especial para este propósito, en la cual un número de enzimas trabajan mano a mano. La composición genética de la bacteria especifica cómo debe ser montada esta línea de ensamblaje. "Hemos buscado en enormes bases de datos otros microorganismos que también tienen estos genes para la síntesis de FR", explica Crüsemann. "En el proceso, nos encontramos con otra bacteria. A diferencia de su pariente el coralino, no crece en plantas, sino en el suelo y se propaga fácilmente en los medios de cultivo."
Este hallazgo debería facilitar enormemente la producción de FR en el futuro. Sin embargo, también permite una comprensión más detallada de cómo funciona la sustancia activa. "Sabemos desde hace varios años que el FR inhibe un importante grupo de moléculas de señalización en las células, las proteínas Gq", explica Cornelia Hermes del Instituto de Biología Farmacéutica. "Eso hace que el FR sea extremadamente efectivo: Hasta la fecha, no se conoce ningún otro compuesto que inhiba las proteínas Gq con una potencia similar."
Hermes está llevando a cabo sus estudios de doctorado en el grupo de Max Crüsemann y el Prof. Gabriele König y, junto con su colega el Dr. René Richarz, fue responsable de una gran parte del estudio que ahora se publica. Una de las preguntas que los investigadores exploraron fue, por qué el FR es un inhibidor tan bueno. La molécula consiste en dos partes, el núcleo real y una cadena lateral que se une a ella como un brazo. Ambas se producen por separado y luego se unen entre sí. "La cadena lateral es esencial para la función del FR", explica Crüsemann. "Cuando está ausente o incluso ligeramente modificada, el efecto inhibidor sobre las proteínas Gq disminuye significativamente."
La estación central de control en la célula
La función de las proteínas Gq en la célula es similar a la del centro de llamadas de emergencia de una ciudad: Son el lugar donde convergen varias señales del exterior de la célula. Esto las activa y a su vez se activan o desactivan ciertos procesos metabólicos. En lugar de inhibir numerosas vías de señalización, basta con inhibir la proteína Gq para lograr un efecto terapéutico. Esto significa que la FR es extremadamente efectiva, pero también, si se administrara a todo el cuerpo, muy tóxica. "El objetivo es, por lo tanto, administrar FR sólo a las células con comportamiento patológicamente alterado", explica Crüsemann. Los genes bacterianos pueden ser fácil y específicamente modificados hoy en día. "De esta manera, podemos en principio generar variantes FR con propiedades específicas, como las que se transportan con precisión a determinadas células del cuerpo y sólo hacen su trabajo allí", dice el biólogo farmacéutico.
Por lo tanto, es probable que la historia de la molécula FR se amplíe en otro capítulo como resultado del estudio: La sustancia activa fue descubierta hace más de 30 años por investigadores japoneses. En 2015, su modo de acción biológica fue descrito por los grupos de investigación dirigidos por los profesores Gabriele M. König y Evi Kostenis del Instituto de Biología Farmacéutica. Este trabajo constituye ahora la base de un grupo de investigación de la Fundación Alemana de Investigación (DFG). Hoy en día, cada vez más grupos de investigación en todo el mundo están explorando el potencial de la molécula. Con la recién descubierta bacteria, ahora tienen una nueva herramienta a mano.
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.
Publicación original
Cornelia Hermes, René Richarz, Daniel A. Wirtz, Julian Patt, Wiebke Hanke, Stefan Kehraus, Jan Hendrik Voß, Jim Küppers, Tsubasa Ohbayashi, Vigneshwaran Namasivayam, Judith Alenfelder, Asuka Inoue, Peter Mergaert, Michael Gütschow, Christa E. Müller, Evi Kostenis, Gabriele M. König & Max Crüsemann; "Thioesterase-mediated side chain transesteri fication generates potent Gq signaling inhibitor FR900359"; Nature Communications; 2021
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