Un reciente estudio realizado por investigadores de la Universidad de Salud y Ciencia de Oregón ha revelado cómo pequeñas moléculas presentes en bacterias interactúan con proteínas, desvelando una red de conexiones moleculares que podría revolucionar el descubrimiento de fármacos y la investigación en cáncer. Los resultados han sido publicados en la prestigiosa revista Cell.
El equipo multidisciplinario, liderado por el Dr. Andrew Emili, profesor de biología de sistemas y ciencias oncológicas en la mencionada universidad, junto con el Dr. Dima Kozakov de la Universidad de Stony Brook, centró su investigación en Escherichia coli (E. coli), un organismo modelo que permitió mapear cómo los metabolitos, pequeñas moléculas esenciales para la vida, interactúan con proteínas clave como enzimas y factores de transcripción. Estas interacciones son fundamentales en procesos como el crecimiento celular, la división y la expresión génica, aunque su influencia exacta en la función proteica no siempre es clara.
Implicaciones en la investigación del cáncer
El equipo utilizó herramientas avanzadas como la quimio-proteómica y modelado estructural basado en inteligencia artificial para identificar casi 300 ligandos y sus sitios de unión en las proteínas bacterianas esenciales para la supervivencia de las mismas. Aunque el estudio se centró en E. coli, sus implicaciones se extienden más allá de los microbios, abriendo nuevas vías en la investigación del cáncer, donde el metabolismo en células tumorales suele estar alterado. El Dr. Emili destacó que «en las células cancerosas, el metabolismo cambia de manera notable», lo que implica que las interacciones moleculares podrían ser motores importantes del crecimiento tumoral y la evasión inmunitaria.
La investigación también desafía los métodos tradicionales de descubrimiento de fármacos, que a menudo implican el cribado de enormes bibliotecas químicas. En lugar de ello, este estudio se centra en identificar los ligandos nativos que las proteínas prefieren unir, lo que permite un enfoque más lógico y sistemático para el desarrollo de medicamentos. El Dr. Emili afirma que «estamos dando la vuelta al proceso», encontrando pequeñas moléculas que las proteínas intrinsicamente prefieren, lo que proporciona un punto de partida más coherente para la creación de tratamientos.
Utilizando el superordenador Frontier, uno de los más rápidos del mundo, el equipo logró mapear cómo las pequeñas moléculas se unen a las proteínas en sitios específicos, lo que permite a los científicos diseñar compuestos sintéticos que puedan unirse de manera más eficaz, ya sea potenciando o bloqueando la función de las proteínas. Este enfoque tiene el potencial no solo para el cáncer, sino también para otras enfermedades como trastornos neurodegenerativos, cardiovasculares y metabólicos como la diabetes.
Más allá del cáncer, el estudio ofrece perspectivas para el desarrollo de nuevos antibióticos y la comprensión del microbioma humano. Al identificar compuestos naturales que se unen a proteínas reguladoras esenciales, esta investigación podría llevar al descubrimiento de nuevos objetivos para fármacos antimicrobianos, diseñando terapias que modulen mejor la actividad proteica en células y tejidos infectados.
El Dr. Emili, con su experiencia en biología de sistemas y proteómica funcional, confía en que, al colaborar con investigadores del OHSU Knight Cancer Institute, su trabajo puede contribuir al descubrimiento de fármacos, particularmente en la intervención temprana del cáncer antes de que sea demasiado avanzado para tratar.
