Una inusual molécula protege a las células nerviosas de la degeneración
Un equipo de investigación estudia un agente fabricado por una bacteria que podría contrarrestar los daños de la enfermedad de Alzheimer
Un equipo internacional de investigación dirigido por la profesora Stephanie Grond, del Instituto de Química Orgánica de la Universidad de Tubinga, ha descubierto que la sustancia natural colinolactona reduce el estrés inducido artificialmente en las células nerviosas, protegiéndolas del tipo de daño que se produce en las enfermedades neurodegenerativas. La colinolactona se aísla de las bacterias del suelo y su estructura química es idéntica a la de la rizolutina, aislada de las bacterias de las raíces de la planta medicinal asiática ginseng. El año pasado, un equipo de investigación coreano descubrió en experimentos con animales que la rizolutina puede disolver los agregados de proteínas alrededor de las células nerviosas que son característicos de la enfermedad de Alzheimer. El estudio de la profesora Grond y su equipo se ha publicado en la revista Angewandte Chemie.
Imagen simbólica
Unsplash/pixabay.com
La demencia causada por el Alzheimer representa entre el 50 y el 75 por ciento de los casos de enfermedades neurodegenerativas en las que se destruyen gradualmente las células nerviosas del sistema nervioso central. Lo típico de esta enfermedad aún incurable son los depósitos de proteínas malformadas fuera de las células nerviosas del cerebro, que consisten en proteínas beta amiloides mal plegadas y proteínas tau enredadas. La mayoría de los más de cien compuestos candidatos que se han probado clínicamente desde 2003 para comprobar su capacidad de disolver las placas de Alzheimer han resultado inútiles. "La investigación, por tanto, tiene que buscar nuevas estructuras químicas. La colinolactona es interesante porque su inusual esqueleto de carbono de tres anillos enlazados con una rara combinación 6-10-7 de los anillos la hace fundamentalmente diferente de las sustancias probadas anteriormente", dice Stephanie Grond.
Comparación de estructuras químicas
La colinolactona se aisló de la bacteria del suelo Streptomyces collinus hace más de 20 años. Como no presentaba actividad antimicrobiana contra otras bacterias u hongos, no se siguió investigando con fines farmacéuticos en aquel momento. Cuando el equipo de investigación comparó la rizolutina recientemente descrita con la colinolactona, descubrió que en la estructura de ambas sustancias subyace el mismo esqueleto de carbono. "Reevaluamos los datos publicados anteriormente sobre la rizolutina y corregimos la estructura química. Quedó claro que la estructura correcta es idéntica a la de la colinolactona", explica Julian Schmid, primer autor del estudio y estudiante de doctorado del grupo de investigación de Grond. En el siguiente paso, los investigadores de microbiología analizaron qué grupos de genes de la bacteria Streptomyces son responsables de la producción de colinolactona. A continuación, modificaron genéticamente una cepa de Streptomyces que produce la sustancia en mayores cantidades, lo que permitió realizar nuevos estudios.
Los investigadores produjeron derivados químicos de la colinolactona y modificaron varios grupos laterales de la estructura básica. Todas estas sustancias se probaron en el laboratorio para comprobar su influencia en las neuronas sometidas artificialmente a estrés. "Sólo la sustancia natural no modificada, la colinolactona, tuvo el efecto protector sobre las células nerviosas", informa Grond. Esto debe considerarse con independencia del efecto ya probado de la rizolutina, que en pruebas de laboratorio y con animales fue capaz de disolver las placas típicas de la enfermedad de Alzheimer. Según el equipo de investigación, estos resultados pueden equipararse a la colinolactona. "Ambas propiedades juntas hacen que la colinolactona sea interesante como sustancia candidata para el desarrollo de medicamentos contra el Alzheimer", afirma Grond. Esto se debe a que los ensayos en animales con rizolutina han demostrado que la sustancia puede penetrar en el cerebro de los mamíferos y ejercer su efecto en las células nerviosas, añade. Ahora hay que seguir probando si la colinolactona puede convertirse en un fármaco.
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Publicación original
Julian C. Schmid, Kerstin Frey, Matthias Scheiner, Jaime Felipe Guerrero Garzón, Luise Stafforst, Jan-Niklas Fricke, Michaela Schuppe, Hajo Schiewe, Axel Zeeck, Tilmann Weber, Isabel Usón, Ralf Kemkemer, Michael Decker, and Stephanie Grond; "The Structure of Cyclodecatriene Collinolactone, its Biosynthesis, and Semisynthetic Analogues: Effects of Monoastral Phenotype and Protection from Intracellular Oxidative Stress"; Angewandte Chemie – International Edition; 2021
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