Las bacterias ‘engañan’ con dulces a nuestras células para infectarlas

Las bacterias infecciosas han creado a su alrededor una suculenta capa dulce –formada por carbohidratos de diferentes tipos– compatible con la de las células de nuestro organismo para poder engancharse a ellas e infectarlas. Este sofisticado engaño es el que han estado utilizando los patógenos durante milenios para poder burlar la seguridad de las células y obligarlas a poner en funcionamiento toda su maquinaria genética para cumplir sus deseos de multiplicación.

El reciente descubrimiento de este mecanismo de comunicación entre células y bacterias ha entusiasmado a un grupo de científicos internacional entre los que se encuentra Andrés González, químico del Instituto de Productos Naturales y Agrobiología (IPNA-CSIC). No en vano abre las puertas a la búsqueda de un tratamiento antibacteriano más personalizado y menos dañino.

Desde hace un tiempo se sabe que las células de todos los organismos vivos están envueltas por una capa de carbohidratos complejos que no solo les permite identificarse hacia el exterior, sino que además les permite reconocer el entorno. De ahí que incluso se les haya definido como «moléculas sociales» por ser la parte que inicia la comunicación celular.

Una relación directa

Pero si bien se sabía que tanto las células como las bacterias contaban con esa cubierta de oligosacáridos –conocida como glicocálix–, se desconocía que hubiera una relación tan directa entre ambas. «Ese hallazgo pone de manifiesto que los carbohidratos del exterior de algunas bacterias son complementarios a los de algunas células», explica González.

En este sentido, tradicionalmente se pensaba que estos receptores solo eran proteínas, pero se ha demostrado que también algunos carbohidratos bacterianos complejos pueden realizar esta función, mostrando tanta afinidad que al unirse se comportan como dos trozos complementarios de velcro.

Este primer hallazgo sienta las bases de un proyecto a desarrollar en los próximos dos años, denominado Decoding glycan/glycan recognition in pathogen host/guest interactions, entre Canarias, Taiwan y Madrid. El grupo de investigación tratará de desentrañar «cuáles son las claves de ese reconocimiento», tal y como revela González. El proyecto se enmarca dentro del Programa de Acciones Bilaterales que estimula la colaboración entre grupos de investigación del CSIC con otros de diversas instituciones extranjeras con las que se ha suscrito un acuerdo de colaboración, en este caso concreto, con el National Science and Technology Council (NSTC) de Taiwán.

Y es que aunque ya se ha conseguido saber el papel de los carbohidratos bacterianos en la infección, no está claro qué zonas de esta capa son clave para que se produzca esa afinidad y complementariedad.

Ahí donde entrará en juego este proyecto coordinado entre Andrés González y su compañero Ching-Ching Yu, del Departamento de Química de la National Tsing Hua University (NTHU). Se trata de una idea que llevaba tiempo rondando la mente de González, un investigador canario que ha regresado a las Islas después de varios años desarrollando su carrera en el extranjero.

Trayectoria investigadora

Tras licenciarse y doctorarse por la Universidad de La Laguna, González desarrolló su postdoctorado en Canadá, donde se introdujo en la ingeniería enzimática con aplicaciones biotecnológicas. Más tarde ampliaría sus conocimientos sobre química combinatoria dinámica y RMN en Madrid y desde su vuelta a Canarias como investigador Ramón y Cajal en el IPNA-CSIC, ha centrado su trabajo, entre otros, en el descubrimiento de moléculas con potencial terapéutico relacionadas con procesos bioquímicos novedosos en los que intervienen los carbohidratos. «Conocí ia Ching-Ching durante mi estancia en Canadá y tras coincidir en varios congresos, le propuse la idea y la pareció genial», relata. Su compañero taiwanés ya había hecho un trabajo relacionado con los oligosacáridos, aunque su estudio estaba más enfocado a conocer a fondo las propiedades de la leche materna. De ahí que, el equipo taiwanés se vaya a encargar de preparar en su laboratorio los oligosacáridos, tanto de las células humanas como de las bacterias, mediante una estrategia quimio-enzimática respetuosa con el medio ambiente.

Por su parte, en el Instituto de Productos Naturales y Agrobiología se emplearán estos oligosacáridos para preparar distintas presentaciones que permitan realizar un estudio estructural por a través de resonancia magnética nuclear. Dicho análisis será llevado a cabo en colaboración con Juan Luis Asensio, investigador científico del Instituto de Química Orgánica General (IQOG-CSIC), ubicado en Madrid. Será en las instalaciones del laboratorio de RMN Manuel Rico, un nodo de la red nacional de Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares, donde finalmente se determinará cómo se reconocen estas moléculas en disolución.

Una vez descodificado el lenguaje químico que utilizan tanto bacterias como células para su reconocimiento, se podrá ir un paso más allá. En concreto, se podrá implementar estos conocimientos para diseñar y sintetizar nuevas moléculas en laboratorio que imiten esa dulce interacción para esquivar la acción de las bacterias patógenas. Si obtienen los resultados que esperan, los investigadores podrían desentrañar el mecanismo para prevenir el contacto y la infección antes de que se produzca.

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