Un nuevo descubrimiento puede "desbloquear" el futuro de las enfermedades infecciosas y el tratamiento del cáncer

Un estudio, dirigido por la Universidad de Birmingham y publicado hoy (5 de octubre) en Science, ha descubierto el mecanismo de cerradura y llave que controla la proteína de ataque GBP1. GBP1 se activa durante la inflamación y tiene el potencial de atacar las membranas dentro de las células y destruirlas.

La investigación ha revelado cómo se controla la proteína de ataque mediante un proceso llamado fosforilación, un proceso en el que unas enzimas llamadas proteínas quinasas añaden un grupo fosfato a una proteína. La quinasa que se dirige a GBP1 se llama PIM1 y también puede activarse durante la inflamación. La GBP1 fosforilada, a su vez, está unida a una proteína de andamio, que mantiene a las células espectadoras no infectadas a salvo del ataque incontrolado de la membrana GBP1 y de la muerte celular.

El mecanismo recién descubierto evita que GBP1 ataque las membranas celulares indiscriminadamente, creando un mecanismo de protección que es sensible a la alteración por las acciones de patógenos dentro de las células. El nuevo descubrimiento fue realizado por Daniel Fisch, un ex estudiante de doctorado en el laboratorio de Frickel que trabaja en el estudio.

El Dr. Daniel Fisch dijo: "Este fue un proyecto fantástico en el que trabajar durante los últimos seis años e involucró a muchos grupos de investigación de todo el mundo. Nada de esto habría sido posible sin la ayuda de nuestros colegas y amigos del Instituto Francis Crick en Londres, EMBL en Grenoble (Francia), ETH Zurich (Suiza) y Universidad de Osaka (Japón)."

La Dra. Eva Frickel, miembro senior de Wellcome Trust en la Universidad de Birmingham, que dirigió el estudio, explicó: "Este descubrimiento es importante por varias razones. En primer lugar, se sabía que existían mecanismos de protección como el que controla GBP1 en la biología vegetal, pero menos lo mismo ocurre en los mamíferos. Piense en ello como un sistema de cerradura y llave. GBP1 quiere salir y atacar las membranas celulares, pero PIM1 es la clave, lo que significa que GBP1 está encerrado de forma segura".

"La segunda razón es que este descubrimiento podría tener múltiples aplicaciones terapéuticas. Ahora que sabemos cómo se controla GBP1, podemos explorar formas de activar y desactivar esta función a voluntad, usándola para matar patógenos".

La Dra. Frickel y su equipo llevaron a cabo esta investigación inicial sobre Toxoplasma gondii, un parásito unicelular común en los gatos. Si bien es poco probable que las infecciones por Toxoplasma en Europa y los países occidentales causen enfermedades graves, en los países de América del Sur puede causar infecciones oculares recurrentes y ceguera y es particularmente peligroso para las mujeres embarazadas.

Los investigadores descubrieron que el Toxoplasma bloquea la señalización inflamatoria dentro de las células, impidiendo que se produzca PIM1, lo que significa que el sistema de "llave y candado" desaparece, liberando GBP1 para atacar al parásito. Al "apagar" PIM1 con un inhibidor o manipulando el genoma de la célula también se consiguió que GBP1 atacara al Toxoplasma y eliminara las células infectadas.

El Dr. Frickel continuó: "Este mecanismo también podría funcionar con otros patógenos, como Chlamydia, Mycobacterium tuberculosis y Staphylococcus, todos los principales patógenos que causan enfermedades y que cada vez son más resistentes a los antibióticos. Controlando el mecanismo de guardia, podríamos utilizar la proteína de ataque "Para eliminar los patógenos en el cuerpo. Ya hemos comenzado a buscar esta oportunidad para ver si podemos replicar lo que vimos en nuestros experimentos con Toxoplasma. También estamos increíblemente entusiasmados con cómo esto podría usarse para matar células cancerosas".

PIM1 es una molécula clave en la supervivencia de las células cancerosas, mientras que GBP1 se activa por el efecto inflamatorio del cáncer. Los investigadores creen que al bloquear la interacción entre PIM1 y GBP1 podrían eliminar específicamente las células cancerosas.

El Dr. Frickel dijo: "La implicación para el tratamiento del cáncer es enorme. Creemos que este mecanismo de protección está activo en las células cancerosas, por lo que el siguiente paso es explorarlo y ver si podemos bloquear el mecanismo de protección y eliminar selectivamente las células cancerosas. Hay un inhibidor en el mercado que utilizamos para interrumpir la interacción PIM1 y GBP1. Entonces, si esto funciona, se podría usar este medicamento para desbloquear GBP1 y atacar las células cancerosas. Todavía queda un largo camino por recorrer, pero el descubrimiento de la protección PIM1 El mecanismo podría ser un primer paso enorme para encontrar nuevas formas de tratar el cáncer y los patógenos cada vez más resistentes a los antibióticos".

fuente: University of Birmingham. "New discovery may 'unlock' the future of infectious disease and cancer treatment." ScienceDaily. ScienceDaily, 5 October 2023. <www.sciencedaily.com/releases/2023/10/231005161759.htm>.