Sus hallazgos sorprendentes podrían transformar la manera en que los científicos abordan el descubrimiento de medicamentos y, en consecuencia, abrir el camino para la fabricación de medicamentos de nueva generación, explica Martin Schmeing, investigador principal y profesor del Departamento de Bioquímica de la Universidad McGill y del Centro de Investigación en Biología Estructural.
Martin Schmeing y su equipo estudiaron las proteínas especiales conocidas como enzimas de síntesis de péptidos no ribosómicos, que actúan como pequeñas máquinas dentro de las células. Estas "máquinas" construyen moléculas uniendo moléculas más pequeñas: los aminoácidos. A pesar de décadas de investigación, los científicos no habían logrado entender cómo estos microbios actuaban para formar medicamentos de vital importancia.
Para comprender este proceso, los científicos utilizaron herramientas de vanguardia que permitieron tomar fotografías 3D detalladas de las "máquinas" en dos momentos: antes y después de la unión de los aminoácidos. Para lograrlo, tuvieron que separar las "máquinas" para obtener mejores "poses" para las fotos y luego volver a unirlas.
"Tomar fotografías 3D de estas enzimas enormes fue como resolver un rompecabezas compuesto de moléculas", añade Angelos Pistofidis, autor principal y estudiante de doctorado.
"Este estudio nos ha llevado años de perseverancia y ha causado muchos contratiempos, pero los resultados han valido la pena. Por primera vez, tenemos una prueba irrefutable de cómo funcionan estas enzimas, y su mecanismo resulta ser radicalmente diferente de lo que habíamos imaginado hasta ahora", afirma Martin Schmeing.
"Nuestro trabajo permite desmitificar este formidable mecanismo natural. Finalmente hemos descubierto cómo estas máquinas microbianas ensamblan diferentes elementos para formar estos compuestos salvadores. Este logro, que ha requerido varias décadas de trabajo, es el resultado de un esfuerzo colectivo realizado con nuestros socios de la UCLA."
"De hecho, los microbios 'se involucran en una carrera armamentista', y acabamos de descifrar el misterio del paso crucial que les permite fabricar estas armas", explica Martin Schmeing.
Él dice que, originalmente, los científicos pensaban que el proceso implicaba una catálisis básica general. Ahora saben que el proceso se lleva a cabo gracias a una estabilización electrostática en el marco de una reacción concertada.
La próxima generación de medicamentos
El descubrimiento podría tener un impacto considerable en el futuro de la medicina. Al analizar más detalladamente el funcionamiento de estas enzimas, se podrían explorar nuevas vías para fabricar medicamentos de próxima generación.
"Este descubrimiento abre un mundo de posibilidades, se alegra Martin Schmeing. Estas máquinas microbianas ya nos ofrecen una mina de tratamientos. Al comprender sus mecanismos, podríamos diseñarlas nosotros mismos para crear nuevos medicamentos personalizados." Los científicos afirman que su estudio representa un avance importante. Podrían convertir estas máquinas en una herramienta de referencia para el descubrimiento de nuevos medicamentos.
Sus conclusiones permiten trazar una nueva hoja de ruta para el estudio de otros sistemas biológicos complejos.
"Los métodos innovadores que hemos desarrollado para estudiar estas enzimas podrían permitirnos comprender máquinas moleculares similares aún desconocidas, que también fabrican medicamentos o cumplen otras funciones", añade Angelos Pistofidis.
"El conocimiento fundamental es importante, sostiene Martin Schmeing. Y a veces, resolver los enigmas que nos plantea la naturaleza permite abrir puertas de las que ni siquiera sabíamos que existían."
Martin Schmeing y su equipo no han terminado con sus investigaciones. "Aunque este estudio arroja luz sobre el paso principal de la síntesis de estos antibióticos, todavía tenemos mucho que aprender de las próximas fotografías 3D de estas elegantes máquinas microbianas."
El estudio
El artículo "Estructuras y mecanismo de condensación en la síntesis de péptidos no ribosómicos", por Angelos Pistofidis, Pengchen Ma, Zihao Li, Kim Munro, Ken Houk, Martin Schmeing y sus colaboradores de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), fue publicado en Nature. Este estudio fue financiado por los Institutos de Investigación en Salud de Canadá y el Fondo de Investigación de Quebec - Salud.