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Investigadores revelan cómo enfermedades que eluden los antibióticos, se reproducen por una enzima

4 de febrero, 2016

Investigadores de la Universidad de Iowa (Estados Unidos), han revelado cómo ciertas enfermedades que siguen eludiendo la medicina se replican, trazando los pasos precisos a través de los cuales utilizan un gen ausente en los seres humanos, llamado thyX, para codificar una enzima que produce timina.

En un artículo publicado en la edición digital de Science, químicos de Iowa descomponen cada etapa en una cadena de reacciones químicas que muestran cómo se utiliza thyX y la enzima que codifica en el ciclo de ADN que produce las enfermedades.

El descubrimiento es de gran relevancia, ya que podría conducir a la creación de antibióticos no tóxicos que bloquean la reacción química que implica thyX, en lugar de confiar en el método actual de prueba de millones de compuestos farmacológicos con la esperanza de encontrar uno que fielmente termine con cada enfermedad.

Históricamente, se puede decir que los seres humanos han tenido éxito y han salido victoriosos en el tratamiento de una serie de enfermedades, sin embargo, otras, a día de hoy se “escapan” y eluden los intentos de la medicina. Los ejemplos están ahí presentes: la tuberculosis mató en 2014 al 15% de los 9,6 millones de personas que la contrajeron en el mundo, o el tifus que, a lo largo de la historia ha hecho acto de presencia de forma periódica, y sus consecuencias han sido mortales para la humanidad, o la neumonía, común en todas las partes del globo.

Todas estas patologías tienen algo en común, y es la capacidad que tienen para defenderse de los antibióticos y que continúan reproduciéndose a través de una ruta molecular misteriosa que produce la mencionada timina, un bloque de construcción de ADN que las bacterias necesitan para sobrevivir y reproducirse.

Sabemos mucho sobre estos patógenos, pero no sabíamos cómo la enzima con ellos está catalizando las reacciones para la síntesis de ADN”, afirma Amnon Cohen, profesor de Química en Iowa y autor del artículo. “Ahora, estamos mostrando a nivel molecular, los principales pasos por los que la enzima thyX codificada cataliza la producción del precursor de timina, el timidilato”, añade.

El punto de partida de la investigación fue cuando los científicos descubrieron el gen al darse cuenta de que las bacterias termófilas -organismos antiguos que viven a muy altas temperaturas y presiones alrededor de los respiraderos de aguas profundas del océano- fueron capaces de producir timina a pesar de que no parecen tener los genes para hacerlo.

En 2002, un grupo de investigación en Francia identificó los hasta entonces misteriosos genes y los llamó thyX, los cuales parecían producir timina similar al gen humano thyA, pero que habían evolucionado por separado. El grupo de Kohen enfocó todo el trabajo en la química molecular para averiguarlo.

Gracias a la Resonancia Magnética Nuclear de Iowa, el equipo identificó un intermediario crítico de la reacción catalizada por la FDTS, una enzima codificada por thyX. Cuando compararon ese intermediario con los encontrados en las enzimas humanas, vieron que los caminos de timina eran completamente diferentes.

Las enzimas humanas están codificadas por los genes Fola y thyA y su camino catalítico involucra un enlace covalente activando un reactivo y la química directa entre dos reactivos. La FDTS codificada por thyX, por otro lado, no hace enlace con el reactivo y lleva a cabo la química a través de un sistema de retransmisión enzimática (flavina). “En realidad, casi no hay similitudes entre el mecanismo clásico que se encuentra en los seres humanos y el recién descubierto”, dice Cohen.

Varias enfermedades mortales dependen exclusivamente de thyX para la supervivencia y la reproducción. Otras, como la tuberculosis, pueden sintetizar timina con thyA o thyX, lo que las hace extremedamente difícil de erradicar porque pueden cambiar a otra vía timina si se ha bloqueado. Eso explica por qué algunas cepas de tuberculosis se han vuelto resistentes a múltiples fármacos y, por ende, son difíciles de contener y erradicar.
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