Sistemas de dos componentes: nuevas dianas terapéuticas

Los patógenos bacterianos son muy eficientes para resolver interacciones entre el hospedador-entorno-patógeno por medio de factores de virulencia y sistemas de regulación, que les permiten sobrevivir en muchos ambientes hostiles. El deterioro de uno o más de estos factores de virulencia por mutación, neutralización por anticuerpos, o inhibición química, puede ser el factor determinante en el éxito o fracaso de la infección. Como consecuencia de ésto, en los últimos años ha crecido el interés por la utilidad de estos factores de virulencia bacteriana como nuevas dianas para el diseño de compuestos contra los patógenos. Los TCSs controlan muchos de estos factores de virulencia requeridos para que la bacteria pueda sobrevivir en el hospedador y en algunas de ellas genes esenciales (Hecht et al., 1995, Quon et al., 1996). Por ello, el estudio de estos TCS despierta mucho interés desde el punto de vista médico, ya que al menos seis características hacen que estos sistemas sean unos de los mejores candidatos para el desarrollo de nuevos agentes antimicrobianos:

1. Son quasi-universales entre las bacterias (tan solo el género Mycoplasma no los presenta).

2. Algunos de estos sistemas son esenciales para la supervivencia de la célula.

3. Muchas bacterias tienen varios de estos sistemas y además cada uno de ellos controla diferentes procesos.

4. Estos sistemas no se encuentran en invertebrados o vertebrados, pero si en plantas y hongos.

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5. Las proteínas que constituyen los sistemas tienen módulos altamente conservados en sus centros activos.

6. Muchos de estos sistemas controlan la virulencia, patogenicidad y resistencia a otros antibióticos.

La identificación de pequeñas moléculas inhibidoras, así como de inhibidores peptídicos de las HKs y de los RRs, podría ser una buena estrategia a seguir (Barrett & Hoch, 1998), ya que al interferir en el sistema de señalización de un microorganismo patógeno, éste se expone a su destrucción por el sistema inmune del hospedador. Este tipo de actuación indirecta dificultaría la adquisición de resistencias por parte del patógeno (Brodsky & Gunn, 2005).

En los últimos años, las mejoras en la automatización de los ensayos y la computerización del procesado de los datos, han permitido un incremento significativo en el rendimiento de los ensayos biológicos. Estos avances han tenido un impacto potencial en todas las áreas dedicadas a la búsqueda de nuevas drogas.

Estudios estructurales recientes, entre los que se encuentran los realizados por nuestro grupo, han mostrado la arquitectura de diferentes dominios conservados de las HKs (Casino et al., 2009, Albanesi et al., 2009). Estos datos estructurales pueden servir como punto de partida para el rediseño, ahora dirigido, de nuevos y más específicos inhibidores de estas proteínas. Sin embargo, estos mismos datos estructurales han dado las primeras notas de atención al comprobarse que el dominio de unión al nucleótido de las HKs (uno de los principales sitios de unión de un posible inhibidor) es estructuralmente homólogo al de la girasa GyrB, la carabina molecular Hsp90 y la proteína de reparación del DNA MutL,

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conformando todos ellos la familia estructural GHL (Roe et al., 1999) (Figura 8), por tanto una droga que reconozca inespecíficamente el lugar de unión de ATP de las HKs podría, indirectamente, inhibir nuestra maquinaria de reparación del DNA, entre otros procesos.

Figura 8. Estructura de los dominios de unión del nucleótido de representantes de la familia GHL. Se muestra en caricatura la estructura tridimensional del dominio de unión a ATP de la chaperona Hsp90 y la proteiná del complejo de reparación de ADN MutL. En ambas estructuras la α hélices ylas cadenas β se colorean en amarillo y azul respectivamente.

Por el contrario, un punto favorable de esta homología estructural es la disponibilidad de una gran batería de compuestos con actividad inhibitoria sobre los miembros de la familia GHL, de los que en algunos casos se dispone de la estructura tridimensional del complejo proteína-inhibidor (Roe et al., 1999, Lafitte et al., 2002), siendo además, alguno de ellos, activo sobre HK (Besant et al., 2002), pudiendo ser estos compuestos punto de partida para el desarrollo de inhibidores específicos para las HKs. Así, por ejemplo, el radicicol, uno de los inhibidores de la Hsp90, miembro de esta superfamilia, también puede unirse, con baja

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afinidad, al dominio CA de la HK PhoQ, inhibiendo su actividad autoquinasa (Guarnieri et al., 2008), representando un modelo potencial para el desarrollo de inhibidores de las HK.

1.3.3. Diseño dirigido de inhibidores para TCS

El incremento en el fracaso en la búsqueda de inhibidores mediante técnicas clásicas de cribado masivo de compuestos ha forzado a replantearse las estrategias a seguir. El contar hoy con una mayor información funcional y estructural de estas proteínas, puede ayudar en este proceso, ya que puede permitir el diseño orientado. Para ello se pueden seguir diferentes aproximaciones: obtención de nuevas entidades químicas con poder inhibitorio, mejora de los inhibidores de la familia GHL para que sean específicos de los TCS, o por el contrario se puede comenzar el diseño racional in silico de nuevos inhibidores. El diseño racional “in silico” de nuevos productos, está basado en el cálculo computacional de la interacción entre moléculas diseñadas y los centros activos de enzimas, receptores u otras dianas terapéuticas de interés, de modo que se puedan hacer a medida, moléculas que inhiban o bloqueen el centro activo de esta diana terapéutica.

En el caso de los TCS, la mayor parte de los estudios se han centrado en la HK, sin embargo, hasta el momento la mayoría de las moléculas identificadas no han dado los resultados esperados, sobre todo debido a su baja solubilidad (Gotoh et al.). Recientemente, la HK YycG, se ha convertido en un objetivo de interés, ya que en muchos organismos Gram-positivos, incluidos un gran número de patógenos, es esencial. Utilizando técnicas in silico sobre modelos estructurales de esta HK se

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han descrito recientemente nuevas clases de inhibidores que presentan actividad sobre cultivos bacterianos, de estos patógenos, que parece específica de la inhibición de YycG (Qin et al., 2006, Kitayama et al., 2007, Fukushima et al.). Por lo tanto, estos son esperanzadores e indican que esta via es factible, apoyando su continuidad ya que posiblemente en los próximos años, aparezcan nuevos y mejores resultados en este campo.

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