Un grupo de científicos brasileños logró descifrar la estructura de una proteína hallada en parásitos que provocan enfermedades tropicales desatendidas y abrió el camino hacia el desarrollo de nuevos medicamentos. Con este descubrimiento, será posible buscar moléculas más potentes y capaces de destruir directamente a los patógenos, con menos efectos colaterales para los pacientes.

En dicha investigación, se detallaron características estructurales de la proteína desoxihipusina sintasa (DHS) hallada en el parásito Brugia malayi, uno de los que se transmiten a través de las picaduras de mosquitos y causantes de la elefantiasis (filariasis linfática), y en la Leishmania major, el protozoo responsable de la leishmaniasis cutánea.

La elefantiasis es una inflamación del sistema linfático que genera una acumulación de líquidos y deriva en una gran hinchazón (edemas) en las extremidades, fundamentalmente en las piernas, y en otras partes del cuerpo del enfermo. Esta afección limita los movimientos e impide que la persona mantenga sus actividades normales.

En tanto, la leishmaniasis cutánea produce lesiones en la piel, que tardan semanas o meses para aparecer después de las picaduras de los insectos. Las lesiones pueden perdurar durante años y dejar cicatrices similares a quemaduras. Entre los años 2003 y 2018, se registraron más de 300 mil casos de esta enfermedad en Brasil, de acuerdo con datos del Ministerio de Salud nacional.

Este estudio fue el tema de un artículo publicado en la revista especializada PLOS Neglected Tropical Diseases, cuyas primeras autoras son las doctorandas de la Universidad Estatal Paulista (Unesp), en su campus de la localidad de Araraquara, Suélen Silva, del Programa de Biotecnología, y Angélica Klippel, del Programa de Biociencias y Biotecnología Aplicadas a Farmacia y becaria de la FAPESP – Fundación de Apoyo a la Investigación Científica del Estado de São Paulo, bajo la dirección del profesor Cleslei Zanelli.

Esta investigación se lleva adelante en el ámbito del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología (INCT) de Química Medicinal de Acceso Abierto, con sede en el Centro de Química Medicinal (CQMED) de la Universidad de Campinas (Unicamp). Cuenta con financiación de la FAPESP, del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico – CNPq (ligado al Ministerio de Ciencia y Tecnología de Brasil) y de la Coordinación de Perfeccionamiento del Personal de Nivel Superior – Capes (ligada al Ministerio de Educación de Brasil).

El grupo obtuvo dos avances importantes con relación a la proteína DHS: la estandarización de una plataforma de estudio de la enzima para la Leishmania major, basada en células de levadura, y el montaje tridimensional de la molécula hallada en el protozoo de la elefantiasis.

Ahora, con la identificación de este nuevo blanco, se realizarán otras investigaciones, a los efectos de desarrollar o hallar moléculas inhibidoras que interrumpan los procesos bioquímicos mediados por la proteína y que eviten el avance de la enfermedad en el organismo.

En caso de que se encuentren inhibidores específicos para componer nuevos medicamentos, será posible reducir o incluso anular los efectos colaterales. Los actuales tratamientos para ambas enfermedades siguen generando efectos que van desde la fiebre hasta náuseas e insomnio. En el caso de la elefantiasis, algunos medicamentos ni siquiera logran eliminar a los gusanos adultos.

“En el Centro de Química Medicinal (CQMED) procuramos estudiar proteínas escasamente estudiadas y determinar sus estructuras cristalográficas. Esta publicación revela por primera vez la estructura de la DHS en estos parásitos. Empezamos con esos dos parásitos [Brugia y Leishmania], pero pretendemos extendernos a cuatro organismos, incluso al Plasmodium, causante del paludismo”, le comenta Katlin Massirer, investigadora principal del INCT y vinculada al Centro de Biología Molecular e Ingeniería Genética (CBMEG) de la Unicamp.

La cristalografía de proteínas constituye una herramienta esencial en el estudio de la estructura tridimensional de esas moléculas. Con ella se analizan las posiciones de los átomos y sus interacciones, lo cual permite comprender la acción en el organismo humano y de qué manera debe unirse a esa proteína un potencial fármaco. Este análisis ayuda a entender el funcionamiento de los fármacos para incrementar su eficacia.

En este estudio fue posible sintetizar in vitro a la enzima activa, de la manera en que actúa la DHS en el parásito, y montar un ensayo de su actividad. Esto permitirá efectuar el barrido de moléculas que pueden transformarse en nuevos medicamentos.

“Con base en la estructura, se logra detectar cómo es la proteína, para intentar encontrar las diferencias y encastrarle un inhibidor a la enzima del parásito, sin afectar a la proteína similar existente en los humanos. Esto constituye un gran desafío”, explica Klippel.

El camino

Según Massirer, el tiempo estimado entre las investigaciones y la salida al mercado de nuevos medicamentos es de entre 12 y 15 años en promedio, pero en el caso de enfermedades tropicales desatendidas (ETD) puede ser aún mayor por falta de estudios en el área. “Podemos decir que la etapa en que estamos equivale a dos años de ese trayecto”, afirma.

Se estima que las ETD afectan a alrededor de 1 500 millones personas en más de 150 países, fundamentalmente en las regiones más pobres del mundo. Además de las leishmaniasis y de la elefantiasis, entre las enfermedades listadas por la Organización Mundial de la Salud (OMS) como tropicales desatendidas se encuentran la enfermedad de Chagas, la esquistosomiasis, el dengue y el chikunguya, por ejemplo.

El 30 de enero de 2020 tuvo lugar por primera vez un evento que contó con la participación de más de 300 instituciones de investigación, organizaciones de la sociedad civil, empresas y gobiernos de diversos países que le dio marco al Día Mundial de las ETD. En la ocasión se celebra la firma de la Declaración de Londres, en el año 2012, que proyectó el control, la eliminación o la erradicación de diez enfermedades desatendidas para 2020, pero no todos los objetivos se alcanzaron.

El escaso interés en las ETD fue uno de los motivos que llevaron a Klippel a trabajar en el tema. “Durante mi doctorado procuré rescatar mi formación en farmacia e intenté dirigir la mirada hacia un área a la cual no se está enfocando. Apunté a participar en algo importante y que no era muy valorado”, dice. Y añade: “Cada etapa es una victoria. Obtuvimos una herramienta y ahora tenemos que dar el paso siguiente.”

Massirer comenta que, en el CQMED, la fase que viene consistirá en obtener la proteína DHS de las otras especies, al tiempo en que se buscan moléculas en diversos bancos, incluso en el exterior. Debido a la pandemia de COVID-19, el ritmo del trabajo ha sido menor. “Contamos con un centro montado que les permite a grupos de cualquier lugar de Brasil presentar proyectos inéditos, en una red de colaboradores”, afirma la coordinadora del INCT.

Entre las principales misiones del instituto se encuentra la de fomentar colaboraciones de investigadores de distintos centros para investigar proteínas poco estudiadas con el objetivo de expandir el impacto de los descubrimientos.

El CQMED es una Unidad de Innovación de la Empresa Brasileña de Investigación e Innovación Industrial (Embrapii). Se creó con el apoyo de la FAPESP a través del Programa de Apoyo a la Investigación en Asociación para la Innovación Tecnológica (PITE), en cooperación con el Structural Genomics Consortium (SGC), un consorcio internacional de universidades, gobiernos e industrias farmacéuticas que apunta a acelerar el desarrollo de nuevos medicamentos.

 enero 10/2021 (Dicyt)

Según los autores, los resultados de esta investigación –apoyada por la FAPESP– abren el camino hacia el desarrollo de medicamentos que podrán ser útiles tanto en el tratamiento de los diversos tipos de leishmaniasis como también en el de la enfermedad de Chagas y el de la enfermedad del sueño (la tripanosomiasis africana).

“La proteína hallada en L. major es muy parecida a la existente en el Trypanossoma cruzi [el causante de la enfermedad de Chagas] y en el T. brucei [causante de la enfermedad del sueño]. Por otra parte, es muy diferente a la enzima encontrada en humanos. Esto la convierte en un blanco sumamente interesante para el desarrollo de fármacos”, afirmó Maria Cristina Nonato, docente de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de Ribeirão Preto (FCFRP-USP), en São Paulo, y coordinadora del estudio.

La proteína descrita en el artículo, conocida como fumarato hidratasa, se encarga de catalizar la conversión reversible de malato en fumarato, metabolitos importantes para la supervivencia del parásito.

En humanos, su deficiencia está relacionada con diversas enfermedades, tales como la aciduria fumárica, considerada un error innato del metabolismo y caracterizada por la pérdida de tono muscular, un retraso psicomotor y convulsiones, entre otros síntomas. Otros ejemplos son la leiomiomatosis cutánea y uterina (neoplasias benignas de la musculatura lisa) y el carcinoma renal.

En el artículo, los investigadores demostraron que, al ovillarse, esta proteína asume un formato tridimensional nunca antes descrito en la literatura científica, que se asemeja a la imagen de un corazón.

También se identificaron durante la investigación los principales residuos de aminoácidos implicados en la reacción catalítica. Este conocimiento, según Nonato, permite desarrollar inhibidores de la actividad enzimática que podrán testearse para evaluar su efecto antiparasitario.

El trabajo empezó durante los proyectos de maestría y de doctorado de Patrícia Rosa Feliciano, bajo la dirección de Nonato. En ese marco, se desarrollaron las metodologías destinadas a clonar la proteína, expresarla en bacterias y purificarla.

Pero el avance solo fue posible merced a una colaboración sellada con la investigadora Catherine Drennan, del Massachusetts Institute of Technology (MIT), en Estados Unidos. Sucede que la actividad de la fumarato hidratasa queda inhibida al entrar en contacto con el oxígeno. Por ende, para estudiarla más profundamente, es necesaria una estructura conocida como glove box, una cámara cerrada herméticamente a cuyo interior solo puede ingresarse mediante el uso de guantes. Dentro de dicha cámara, se inserta nitrógeno para expurgar todo el contenido de oxígeno de su interior.

“Aún no contamos en Brasil con una infraestructura ideal para trabajar con proteínas sensibles al oxígeno. Todo el proceso de purificación y cristalización tendiente a determinar la estructura se realizó en el MIT, en colaboración con Drennan y con el aporte de una Beca de la FAPESP referente a una pasantía en el exterior”, comentó Nonato.

Con la proteína purificada y cristalizada, el grupo logró investigar su estructura tridimensional empleando una técnica conocida como cristalografía por difracción de rayos X.

“Por la forma en que el cristal de proteína difracta la radiación emitida sobre éste es posible descubrir qué tipo de átomo se encuentra presente y su posición en la molécula. Por lo tanto, existe una correlación entre el contenido atómico y el patrón de difracción; y empleamos esa información para reconstruir la estructura de la proteína. Como el cristal contiene innumerables copias de la misma molécula, esto ayuda a amplificar la señal”, explicó Nonato.

Luego el grupo creó versiones mutantes de la proteína, cuya estructura cristalográfica también investigaron, y mapearon su mecanismo catalítico. Los datos de esa segunda parte de la investigación saldrán publicados en poco tiempo más.

“Hemos desarrollado incluso un inhibidor que está funcionando bien, pero aún no contamos con los resultados referentes a sus efectos en los parásitos”, comentó Nonato.

En estudios anteriores, el grupo ya había demostrado que en la L. major se encuentran dos isoformas de fumarato hidratasa: una en la mitocondria y otra en el citosol (el líquido que ocupa el citoplasma celular). Según Nonato, la isoforma mitocondrial estaría implicada en la producción de energía para el parásito.

“Lo interesante es que son dos proteínas muy parecidas, pero con roles distintos en el organismo. Por ende, cuando se las inhibe, se interfiere en más de una vía metabólica. Creemos que de esta forma puede desencadenar efectos mayores que fármacos que interfieren en una sola vía”, sostuvo la investigadora.

La leishmaniasis tegumentaria o cutánea es transmitida a los seres humanos a través de la picadura de flebótomos conocidos como jejenes (género Lutzomyia) y su principal característica es el surgimiento de úlceras en la piel y en las mucosas de las vías aéreas superiores.

En Brasil esta enfermedad es causada fundamentalmente por protozoarios de la especie L. braziliensis. Sin embargo, Nonato desarrolló el estudio con la especie L. major, debido a que de ésta se secuenció el genoma primeramente.

Existen también otras especies de protozoos del mismo género que causan leishmaniasis visceral, que está considerada como una de las seis parasitosis más importantes en humanos.
febrero 5/2017 (noticiasdelaciencia.com)

Según la investigación, el parásito Leishmania panamensis provoca la Leishmaniasis, un mal que afecta principalmente a personas que viven en áreas rurales y boscosas, sobre todo niños.

En declaraciones, el bioquímico Alejandro Llanes, integrante del equipo científico, dijo que la bioinformática -aplicación de la computación a la búsqueda de soluciones a problemas biológicos- resultó fundamental para lograr la secuencia del genoma.

El proyecto, que comenzó a finales de 2011, permite conocer la biología de este parásito y tener mejores herramientas para la vigilancia epidemiológica.

La leishmania contiene más de ocho mil genes , de los cuales solo en un 40 % se conoce su función en el organismo.

El doctor Ricardo Lleonart dijo que el genoma descifrado está accesible a los investigadores de todo el mundo, a través de la base de datos de los institutos nacionales de Salud de Estados Unidos.

Actualmente los tratamientos contra la leishmaniasis cutánea resultan obsoletos, por lo que el parásito ha desarrollado una resistencia que repercute en el incremento de la incidencia de la enfermedad, agregó.

Este genoma de referencia permitirá realizar otros estudios dirigidos a la resistencia del parásito a los fármacos y de algunas personas hacia la enfermedad, una vez que son picadas por chitras (insectos) infectadas, además de identificar nuevos blancos para crear vacunas y drogas, precisó Lleonart.

En Panamá se estima que muchos pacientes no reportan la enfermedad, que en el 5 % de los casos puede provocar deformaciones en la cara, mucosas de la nariz y boca.

Marzo 1 / 2015 (PL) http://www.prensa-latina.cu/index.php?option=com_content&task=view&id=3577861&Itemid=5

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