Investigadores de la Universidad de Birmingham (Reino Unido) han identificado un «mecanismo de guardia» para una proteína que ataca a los microbios en las células infectadas, lo que abre la posibilidad de diseñar nuevos tratamientos para el toxoplasma, la clamidia, la tuberculosis e incluso el cáncer.

Un estudio, publicado ‘Science‘, ha descubierto el mecanismo de llave y cerradura que controla la proteína de ataque GPB1. 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 GPB1 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.

«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 en los mamíferos. Piense en ello como un sistema de cerradura y llave. GPB1 quiere salir y atacar las membranas celulares, pero PIM1 es la clave, lo que significa que GPB1 está encerrado de forma segura», asegura Eva Frickel, quien dirigió el estudio.

«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», añade.

Los investigadores 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 GPB1 atacara al Toxoplasma y eliminara las células infectadas.

«Este mecanismo también podría funcionar con otros patógenos, como Chlamydia, Mycobacterium tuberculosis y Staphylococcus, todos los principales patógenos que causan enfermedades y que se están volviendo cada vez más resistentes a los antibióticos. Al controlar el mecanismo de guardia, podríamos utilizar la proteína de ataque para eliminar los patógenos del cuerpo. Ya hemos comenzado a aprovechar esta oportunidad para ver si podemos replicar lo que vimos en nuestros experimentos con Toxoplasma. También estamos increíblemente entusiasmados con la forma en que esto podría usarse para matar células cancerosas», señala Frickel.

PIM1 es una molécula clave en la supervivencia de las células cancerosas, mientras que GPB1 se activa por el efecto inflamatorio del cáncer. Los investigadores creen que bloqueando la interacción entre PIM1 y GPB1 podrían eliminar específicamente las células cancerosas.

«Las implicaciones para el tratamiento del cáncer son enormes. 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 la protección y eliminar selectivamente las células cancerosas. Existe un inhibidor en el mercado que utilizamos para interrumpir la interacción de PIM1 y GPB1. Entonces, si esto funciona, podría usar este medicamento para desbloquear GPB1 y atacar las células cancerosas. Todavía queda un largo camino por recorrer, pero el descubrimiento del mecanismo de protección PIM1 podría ser un primer paso enorme para encontrar nuevas formas de tratar el cáncer y los patógenos cada vez más resistentes a los antibióticos», añade Frickel.