El hallazgo de esta nueva diana, utilizando un nuevo compuesto de origen natural procedente de algas verdes-azules (cianobacterias), puede contribuir al desarrollo de fármacos para el tratamiento del cáncer, la enfermedad de Alzheimer e infecciones virales emergentes.

Los microtúbulos son unas estructuras intracelulares que funcionan como verdaderas carreteras celulares para el transporte de sustancias, vesículas, orgánulos e, incluso, virus, en el caso de que una célula se infecte. En la mayoría de las infecciones virales, son las vías de transporte para generar las factorías virales, regiones próximas al núcleo donde se concentra la producción de virus (el ácido nucleico viral y las proteínas necesarias para formar la cubierta del virus). Los investigadores creen que la desestabilización farmacológica de los microtúbulos contribuiría a impedir la generación de las factorías virales en la célula.

El trabajo, publicado en la revista PNAS y en el que han participado investigadores del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC) y del Centro de Productos Naturales, Descubrimiento y Desarrollo de Medicamentos en Florida (Estados Unidos), recoge el procedimiento de caracterización de un producto natural, obtenido de cianobacterias, que impide la activación de la tubulina. “Como la proteína queda inactivada, tampoco pueden formarse microtúbulos, se bloquea el trasporte intracelular y, lo más importante, se impide la separación de cromosomas durante la división celular”, explica Marian Oliva, investigadora del CIB-CSIC y autora del estudio.

Una nueva diana terapéutica

La tubulina, la proteína que forma parte de los microtúbulos, es una de las dianas de mayor éxito para el descubrimiento de fármacos contra las enfermedades virales, neurológicas o el cáncer. Hasta ahora se habían identificado seis sitios distintos que promueven la estabilización o el desmontaje de los microtúbulos, a los que se añade el localizado mediante esta investigación.

Se ha visto que cada diana farmacológica dentro de la tubulina modifica su funcionamiento de forma diferente. Existen dianas muy eficaces, pero su modulación con fármacos resulta muy tóxica. Otras son menos dañinas, pero menos eficaces. “Encontrar una nueva diana implica tener un nuevo abanico de posibilidades, con la opción de poder llegar a encontrar fármacos que, sin ser tóxicos, resulten efectivos para el tratamiento de enfermedades”, concluye Oliva.

febrero 28/2021 (Dicyt)

Referencia: 
Matthew S., Chen Q.Y., Ratnayake R., Fermaintt Ch. S., Lucena-Agell D., Bonato F., Prota A.E.,  Ting Lim S., Wnag X., J.  Díaz F., Risinger A.L., Paul V. J.,  Oliva M.A. and Luesch H.: Gatorbulin-1, a distinct cyclodepsipeptide chemotype, targets a seventh Tubulin pharmacological site. PNAS. DOI: 10.1073/pnas.2021847118.

Esto hace que sea mucho más fácil desarrollar sistemas biológicos de soporte vital sostenibles para los seres humanos en el planeta rojo, según un estudio publicado en Frontiers of Microbiology.

«Aquí mostramos que las cianobacterias pueden usar gases disponibles en la atmósfera marciana, a una presión total baja, como su fuente de carbono y nitrógeno. En estas condiciones, las cianobacterias mantuvieron su capacidad para crecer en agua que contenía solo polvo similar a Marte y aún podrían para alimentar a otros microbios. Esto podría ayudar a que las misiones a largo plazo a Marte sean sostenibles», dice el autor principal, el doctor Cyprien Verseux, astrobiólogo que dirige el Laboratorio de Microbiología Espacial Aplicada en el Centro de Tecnología Espacial Aplicada y Microgravedad (ZARM) de la Universidad de Bremen.

Las cianobacterias han sido durante mucho tiempo consideradas candidatas para impulsar el soporte vital biológico en misiones espaciales, ya que todas las especies producen oxígeno a través de la fotosíntesis, mientras que algunas pueden fijar el nitrógeno atmosférico en nutrientes.

Una dificultad es que no pueden crecer directamente en la atmósfera marciana, donde la presión total es menos del 1 % de la de la Tierra, 6 a 11 hPa, demasiado baja para la presencia de agua líquida, mientras que la presión parcial del gas nitrógeno, 0,2 a 0,3 hPa, es demasiado bajo para su metabolismo. Pero recrear una atmósfera similar a la de la Tierra sería costoso: los gases tendrían que ser importados, mientras que el sistema de cultivo tendría que ser robusto – por lo tanto, pesado para el transporte – para resistir las diferencias de presión. Entonces, los investigadores buscaron un término medio: una atmósfera cercana a la de Marte que permita que las cianobacterias crezcan bien.

Para encontrar las condiciones atmosféricas adecuadas, Verseux y sus colaboradores desarrollaron un biorreactor llamado Atmos (Probador de atmósfera para sistemas orgánicos con destino a Marte), en el que las cianobacterias pueden cultivarse en atmósferas artificiales a baja presión. Cualquier entrada debe provenir del propio Planeta Rojo: aparte del nitrógeno y el dióxido de carbono, los gases abundantes en la atmósfera marciana y el agua que podría extraerse del hielo, los nutrientes deben provenir del «regolito», el polvo que cubre planetas y lunas similares a la Tierra. Se ha demostrado que el regolito marciano es rico en nutrientes como fósforo, azufre y calcio.

Atmos tiene nueve recipientes de 1 litro hechos de vidrio y acero, cada uno de los cuales es estéril, calentado, controlado por presión y monitoreado digitalmente, mientras que los cultivos en el interior se agitan continuamente. Los autores eligieron una cepa de cianobacterias fijadoras de nitrógeno llamada Anabaena porque las pruebas preliminares mostraron que sería particularmente bueno para usar los recursos marcianos y ayudar a cultivar otros organismos. Se ha demostrado que las especies estrechamente relacionadas son comestibles, adecuadas para la ingeniería genética y capaces de formar células inactivas especializadas para sobrevivir en condiciones adversas.

Verseux y sus colegas primero cultivaron Anabaena durante 10 días bajo una mezcla de 96 % de nitrógeno y 4 % de dióxido de carbono a una presión de 100 hPa, diez veces más baja que en la Tierra. Las cianobacterias crecieron tan bien como bajo el aire ambiente. Luego probaron la combinación de la atmósfera modificada con regolito. Debido a que nunca se ha traído ningún regolito de Marte, utilizaron un sustrato desarrollado por la Universidad de Florida Central (llamado «Mars Global Simulant») en su lugar para crear un medio de crecimiento. Como controles, Anabaena se cultivó en medio estándar, ya sea al aire ambiente o bajo la misma atmósfera artificial de baja presión.

Las cianobacterias crecieron bien en todas las condiciones, incluso en regolito bajo la mezcla rica en nitrógeno y dióxido de carbono a baja presión. Como se esperaba, crecieron más rápido en un medio estándar optimizado para cianobacterias que en Mars Global Simulant, en cualquier atmósfera. Pero esto sigue siendo un gran éxito: si bien el medio estándar debería importarse de la Tierra, el regolito es omnipresente en Marte. «Queremos utilizar como nutrientes los recursos disponibles en Marte, y solo esos», dice Verseux.

La biomasa seca de Anabaena se molió, se suspendió en agua estéril, se filtró y se usó con éxito como sustrato para el crecimiento de la bacteria E. coli, lo que demuestra que se pueden extraer azúcares, aminoácidos y otros nutrientes para alimentar a otras bacterias, que son menos herramientas robustas pero probadas para la biotecnología. Por ejemplo, E. coli podría modificarse más fácilmente que Anabaena para producir algunos productos alimenticios y medicamentos en Marte que Anabaena no puede.

Los investigadores concluyen que las cianobacterias productoras de oxígeno y fijadoras de nitrógeno se pueden cultivar de manera eficiente en Marte a baja presión.

 febrero 20/2021 (Europa Press) Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.

Nota:

El pascal (símbolo Pa) es la unidad de presión del Sistema Internacional de Unidades (SI). Se define como la presión que ejerce una fuerza de 1 newton sobre una superficie de 1 metro cuadrado normal a la misma.  1 Pa = kg/m s2

El hectopascal (hPa): Unidad de presión del sistema internacional, equivalente a 100 pascales, utilizada en meteorología para expresar la presión atmosférica. (Símb. hPa).

El noreste de Brasil tiene el clima más seco de sus 5 regiones. Las tierras del noreste, localmente conocidas como «Sertão» y «Agreste«, son áreas caracterizadas por su clima semiárido y las precipitaciones más bajas del país. Afligida con frecuencia por las estaciones secas, la región enfrentó una sequía implacable de 2012 a 2017: la peor registrada, según datos del Instituto Nacional de Meteorología de Brasil. Sin embargo, el país sufrió en el mismo período la mayor epidemia de zika en América Latina, que alcanzó su punto más crítico en los años 2015 y 2016.

Debido a la falta de distribución de agua potable en el semiárido brasileño, su población más pobre a menudo recurre al consumo de agua con un tratamiento inadecuado, obtenido de camiones y depósitos de agua no higiénica. El agua ingerida en estas condiciones tiende a contener microorganismos, que en el caso de la epidemia de zika pueden haber intensificado la acción del virus en personas infectadas en el noreste de Brasil.

Los datos proporcionados por SisAgua, un banco de datos de calidad del agua integrado con el Ministerio de Salud de Brasil, mostraron que, entre 2014 y 2018, aproximadamente un tercio del agua consumida en la región tenía más de 20 000 cianobacterias por mililitro. Luego, los investigadores revelaron que la mitad de los depósitos de agua en el noreste tenían una alta incidencia de saxitoxina, una sustancia producida por las cianobacterias y potencialmente dañina para el sistema nervioso humano y animal. En las otras regiones de Brasil, esta incidencia fue mucho menos expresiva, alcanzando menos del 5 % en algunos estados y un máximo del 25 % en el sudeste, la segunda región en rango.

Considerando esta información, los científicos probaron los efectos de la saxitoxina cuando se combinaron con el virus Zika. Los experimentos se llevaron a cabo en ratones y en organoides del cerebro humano. En ambos casos, se observó que la combinación de la toxina y el virus resulta en un empeoramiento de la neurotoxicidad del zika, triplicando la mortalidad celular en los organoides cerebrales y causando malformaciones similares a la microcefalia en los ratones jóvenes, cuyas madres se infectaron durante el embarazo mientras consumían agua con saxitoxina.

Estos resultados confirmaron que la toxina exacerba la muerte celular causada por el zika, tanto en los organoides del cerebro humano como en los animales. Este hecho podría ayudar a explicar la mayor incidencia de malformaciones cerebrales en el noreste, incluso cuando se compara con datos de regiones con mayor incidencia de infecciones, pero notablemente menos registros de microcefalia.

El neurocientífico Stevens Rehen, investigador de IDOR y UFRJ y autor correspondiente del estudio, argumenta que esta investigación destaca un problema de salud pública en la región noreste del país. Rehen, que también participó en el esfuerzo multiinstitucional que correlacionó, por primera vez, el virus del Zika con la aparición de microcefalia, advierte que, además de sus factores agravantes con respecto a las enfermedades por arbovirus (virus transmitidos por insectos como los mosquitos), la baja calidad del agua que se consume en la región es un factor extremadamente perjudicial para la población local, que causa otros problemas de salud y una mayor vulnerabilidad a diversas enfermedades.

marzo 17/2020 (Dicyt)

El potencial de la Microcystis novacekii y de la Synechococcus nidulans, cianobacterias que pueden ser encontradas en lagunas, fue confirmado en experimentos realizados en el Laboratorio de Ecotoxicología y Ecología Acuática de la UFMG.

El resultado de los experimentos permite pensar en métodos para utilizar estos microorganismos en tecnologías para limpiar ríos y lagos contaminados con arsénico, informó Ciencia Hoje, el portal de la Sociedad Brasileña para el Progreso de la Ciencia.

Los investigadores agregaron culturas de cianobacterias a soluciones con diferentes concentraciones de arsénico y los expusieron a la luz para permitir el crecimiento de las poblaciones de microorganismos. La Microcystis novacekii consiguió, tras nueve días, remover del agua el 21 %  del arsénico en su forma más tóxica, en tanto que la Synechococus nidulans consiguió, en sólo cuatro días, remover el 21 %  de la sustancia en su forma menos tóxica, es decir en su forma más común en la naturaleza y en áreas de minería.

Pese a ser considerado un elemento sin función fisiológica en los organismos vivos, estudios epidemiológicos de la Agencia Internacional de Estudios sobre el Cáncer clasifican el arsénico como un agente cancerígeno.Esa gravedad obedece a que, en ambientes acuáticos, el elemento contamina peces y moluscos y se acumula en estos animales que forman parte de la cadena alimenticia humana.

Según un análisis realizado por la Asociación de Consumidores de Sao Paulo, la mayor ciudad brasileña, el 72,5 %  de un grupo de muestras de pescados frescos ofrecidos en el mercado contenía niveles de arsénico por encima de los normales.

Las cianobacterias son microorganismos encontrados en suelos húmedos y ambientes acuáticos asociados a otros organismos, como plantas acuáticas.Los experimentos demostraron igualmente la viabilidad de cultivar estas cianobacterias en laboratorio para contar con poblaciones suficientes para su uso en procesos de descontaminación.
junio 11/2013 (Xinhua) —

Tomado del boletín de selección temática de Prensa Latina: Copyright 2013 «Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.»