Si bien los virus y las bacterias logran infectar regularmente al organismo humano, los hongos rara vez tienen éxito. La razón de esto es que el sistema inmunitario humano puede reconocerlos muy fácilmente porque sus células están rodeadas por una pared celular sólida de quitina y otros complejosazúcares. La quitina es, por así decirlo, la señal de alarma para nuestro sistema inmunológico, al que reacciona con todo un arsenal de armas defensivas. Sin embargo, algunos hongos aparentemente han aprendido a evitar este reconocimiento fatal: poseen una o más enzimas llamadasquitina desacetilasa, que utilizan para alterar algunos de los componentes básicos de la quitina. Esto produce un quitosano, que es invisible para el sistema inmune.
Un hongo particularmente agresivo Cryptococcus los neoformans, que pueden conducir fácilmente a una infección mortal, particularmente en pacientes inmunocomprometidos, tienen cuatro genes que parecen codificar tales enzimas. Hasta ahora, sin embargo, solo ha sido posible demostrar que tres de ellos son realmente desacetilasas de quitina.la función de la cuarta proteína era desconocida. Investigadores de la Universidad de Münster Alemania han examinado esta cuarta enzima en detalle. Descubrieron que esta enzima es una desacetilasa de quitosano que no se ha descrito antes. El estudio ha sido publicado en la revistaPNAS Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
antecedentes y métodos
La quitina es un polisacárido, es decir, una molécula gigante que consta de miles de azúcares individuales que se unen como un collar de perlas. Desempeña el mismo papel en las paredes celulares fúngicas que la celulosa más conocida en las paredes celulares de las plantas. En contrastea la celulosa, que está compuesta de glucosa de azúcar única, la quitina consiste en unidades de N-acetilglucosamina, es decir, un azúcar único más complejo que lleva un grupo amino básico y, unido a él, una molécula de ácido acético. La enzima quitina desacetilasa elimina algunasde las moléculas de ácido acético en la cadena de quitina, pero no todas, lo que da como resultado el quitosano como producto, por lo que los quitosanos consisten en dos azúcares simples diferentes, el bloque de construcción de quitina N-acetilglucosamina y la glucosamina del bloque de construcción de quitosano.
Investigadores dirigidos por el Prof. Dr. Bruno Moerschbacher del Instituto de Biología Vegetal y Biotecnología de la Universidad de Münster desarrollaron métodos biotecnológicos para introducir dichos genes en la bacteria E. coli y para caracterizar las enzimas producidas por estas bacterias en detalle. Utilizando la espectrometría de masas moderna, secuenciaron los productos de estas enzimas, es decir, decodificaron la secuencia de bloques de construcción de quitina y quitosano. Luego pudieron analizar las bioactividades de los productosy así entender las relaciones entre sus estructuras por un lado y sus funciones por el otro.
"Aparentemente, las desacetilasas de quitina necesitan varios bloques de construcción de quitina uno al lado del otro en la cadena para atacar la molécula y eliminar un ácido acético", explica el bioquímico Bruno Moerschbacher. "Es por eso que al final, siempre hay algo de quitinabloques de construcción a la izquierda. El nuevo quitosano desacetilasa también puede eliminar estas últimas moléculas de ácido acético ". La sospecha era obvia de que solo este último paso hace que el hongo sea realmente invisible para el sistema inmunológico humano. Y de hecho: en cooperación con dermatólogos de la Universidad MédicaEn el centro de Hamburgo-Eppendorf, los investigadores lograron demostrar que un quitosano que aún contiene muchas moléculas de ácido acético estimula el sistema inmunitario aún más fuertemente que la quitina. Solo el tratamiento con quitosano desacetilasa conduce a un producto que ya no activa el sistema inmunitario.
La desacetilasa de quitosano es, por lo tanto, una herramienta crucial del hongo para atacar a su huésped bajo el radar de quitina de su sistema inmune. La eliminación completa de las moléculas de ácido acético de la quitina actúa como una especie de capa de invisibilidad, haciendo que el hongo sea invisible para"Esto hace que la quitosana desacetilasa sea un objetivo interesante para nuevos medicamentos", comenta el Dr. Christian Gorzelanny del Centro Médico de la Universidad de Hamburgo-Eppendorf, que trabajó anteriormente en el grupo de investigación de Bruno Moerschbacher en la Universidad de Münster. Lea Hembach, estudiante de doctorado en Münstery el primer autor del estudio, agrega: "Un fungicida basado en un inhibidor que inhibe específicamente esta enzima no sería perjudicial para los humanos u otros organismos, ya que no tienen una enzima tan rara".
En un nuevo proyecto liderado por la bioinformática Dra. Ratna Singh, los investigadores de Münster ya están buscando un inhibidor de este tipo. Bruno Moerschbacher también espera que su grupo de investigación tenga éxito en el desarrollo de un quitosano "diseñador" inmunoestimulador particularmente fuerte.
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Materiales proporcionado por Universidad de Münster . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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