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30 de Noviembre 2022Un Nuevo Objetivo para el Tratamiento y la Prevención de la Malaria
La acetil-coA sintetasa de Plasmodium se identifica como un nuevo y prometedor objetivo para el tratamiento y la prevención de la malaria.
El paludismo es una enfermedad infecciosa que se propaga a través de las picaduras de mosquitos infectados del género Anopheles, siendo los parásitos del grupo Plasmodium los que causan la enfermedad.
En el huésped humano, el parásito pasa por una fase hepática y una fase de desarrollo asexual. Aunque los
esfuerzos actuales de control de la malaria a nivel mundial han limitado la incidencia de la enfermedad en las últimas décadas, todavía hay más de 240 millones de nuevos casos cada año, que provocan más de 600.000 muertes.
Además, es preocupante que el parásito esté desarrollando resistencia a la mayoría de los fármacos aprobados. Por lo tanto, se necesitan de manera urgente nuevas terapias, dando preferencia a los compuestos que matan al Plasmodium en más de una etapa de su ciclo vital.
Debido a la resistencia en desarrollo del parásito, en 2012 se reunió el consorcio Malaria Drug Accelerator (MalDA), el cual cuenta con la colaboración de 18 grupos de investigación internacionales que tratan de identificar nuevos blancos terapéuticos contra la malaria y el Plasmodium, utilizando enfoques quimiogenómicos.
Los compuestos antimaláricos hallados, son en su mayoría, lamentablemente, susceptibles a los mecanismos de resistencia habituales (como las mutaciones). Por ello, la búsqueda de procesos alternativos es importante, lo que recientemente dio lugar a un nuevo blanco: la enzima esencial de Plasmodium, la acetil-coenzima A sintetasa. Los investigadores se centraron en dos de los muchos compuestos antipalúdicos identificados previamente, el MMV019721 y el MMV084978.
Se centraron en estos porque ambos eran activos tanto contra la fase hepática como contra las fases asexuales del ciclo vital de Plasmodium en la sangre, y porque ninguno presentaba resistencia con los blancos previamente identificados.
Para identificar ese blanco, los científicos realizaron experimentos de evolución in vitro para seleccionar parásitos resistentes tras una exposición a concentraciones de cada compuesto antimalárico. Así, aislaron mutantes con una mayor resistencia a los compuestos antipalúdicos y luego, realizaron la secuenciación del genoma completo en docenas de estos clones mutantes de Plasmodium falciparum.
El análisis del genoma demostró que las mutaciones en el gen de la acetil-coenzima A sintetasa del parásito se habían acumulado en los supervivientes más resistentes. La enzima produce acetil-CoA, una molécula base en el metabolismo celular cuya regulación controlada es vital para la supervivencia.
Las mutaciones identificadas en el gen que codifica esta enzima se agruparon alrededor de su centro activo. Cuando se introdujeron mutaciones similares de la enzima en una cepa de Plasmodium de tipo salvaje, se produjo una elevada resistencia contra ambos compuestos antipalúdicos.
Posteriormente, los científicos realizaron un análisis metabolómico del Plasmodium tras la exposición a los dos compuestos y descubrieron una disminución significativa de los niveles de acetil-CoA y compuestos relacionados, lo que concuerda con una función impedida de la enzima. Así, los científicos habían demostrado que ambos compuestos actuaban directamente sobre la acetil-coenzima A sintetasa del parásito.
Pero, ¿cómo matan exactamente estos dos compuestos antipalúdicos al parásito? Los científicos demuestran que la enzima se encuentra en el núcleo del Plasmodium y que los compuestos provocaron su inactivación. Por lo tanto, la inhibición de la enzima puede provocar la interrupción de la expresión génica, por lo que el parásito no puede sobrevivir.
Pero los humanos también tienen acetil-coenzima A sintetasa. Entonces, ¿la acción de estos compuestos antipalúdicos contra la enzima era específica del parásito? Afortunadamente, la respuesta es afirmativa. En consecuencia, los científicos concluyeron que debería ser posible desarrollar inhibidores de pequeñas moléculas de la enzima como parte de nuestro creciente arsenal terapéutico contra la malaria.
En sus experimentos, los investigadores utilizaron dispositivos centrífugos de Pall Life Sciences:
- JumbosepTM para la purificación de la acetil-coenzima A sintetasa del parásito de tipo salvaje y mutante.
Una vez eluída la proteína fue dializada con un tampón A y posteriormente concentrada con el Jumbosep. Así, se cargó a una columa de filtración de gel precalibrada con el tampón A. Las proteínas purificadas se analizaron por SDS PAGE para densitometría, GF analítico calibrado con estándares y huella de masa peptídica mediante Espectrometría de Masas. - Macrosep® 10kDa Advance para la expresión de la acetil-coenzima A sintetasa humana. La enzima eluída fue concentrada hasta 10,5 mL con el Macrosep de Pall. Así, se cargó a una columna de filtración de gel. La enzima eluída fue concentrada nuevamente con un Macrosep hasta 15,5 mg/mL, congelada en nitrógeno líquido y almacenada. Posteriormente fue analizada por SDS PAGE para densitometría, GF analítico calibrado con estándares y huella de masa peptídica mediante Espectrometría de Masas.
Una vez eluída la proteína fue dializada con un tampón A y posteriormente concentrada con el
| Para conocer más de su función y operación, visite nuestro blog “Purificando Ácidos Nucleicos con los Nanosep y la Microcentrifugación” |
Fuentes :
Pall Corporation. A Novel Target for the Treatment and Prevention of Malaria. 2022. Pall Laboratory. USA.
Summers RL, et al. Chemogenomics identifies acetyl-coenzyme A synthetase as a target for malaria treatment and prevention. Cell Chem Biol. 2022 Feb 17;29(2):191-201.e8.
Yang T, et al. Malaria Drug Accelerator Consortium. MalDA, Accelerating Malaria Drug Discovery. Trends Parasitol. 2021 Jun;37(6):493-507.
