El veneno de caracol marino podría ser la clave para nuevos remedios y pesticidas naturales

Las resplandecientes conchas multicolores de los caracoles marinos albergan un depredador veneno que mata peces, gusanos y otras presas con precisión y velocidad.

En un estudio publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS) de EE.UU., investigadores de Israel han revelado cómo el veneno de caracol cónico hace su trabajo letal.

Ellos descubrieron que bloquea los canales de potasio en la célula a través de un mecanismo previamente desconocido.

El descubrimiento puede ayudar a explicar algunos de los efectos secundarios de medicamentos existentes que bloquean los canales de potasio. Por lo tanto puede conducir al desarrollo de nuevos medicamentos para inducir este bloqueo de formas innovadoras.

“Ciertos componentes del veneno de caracol cónico matan insectos pero no mamíferos”, dice el Dr. Izhar Karbat. La idea original del estudio era tratar de usar estos componentes para desarrollar pesticidas naturales que matarían las plagas sin dañar a los humanos”.

Las toxinas que se encuentran en el veneno de muchos organismos venenosos paralizan a las víctimas al tapar la abertura o poro de los canales de potasio.

Se trata de estructuras celulares que regulan la transmisión de señales neuronales, la estimulación eléctrica de los músculos y muchos otros procesos al permitir que los iones de potasio fluyan dentro y fuera de la celda.

Algunos medicamentos que bloquean los canales de potasio, incluidos los que tratan la presión arterial y la frecuencia cardíaca anormal, funcionan a través del mismo mecanismo. Se lo conoce a menudo como “corcho en la botella”. Entonces, cuando Karbat y sus compañeros de trabajo se dispusieron a estudiar el veneno de los caracoles, el primer paso fue comprobar si también funciona como en esta forma.

Pero los experimentos en el laboratorio mostraron que el veneno no funciona según el principio del corcho en la botella.

¿Cómo, entonces, paraliza y mata a sus víctimas?

Karbat y otros miembros del equipo en el Intituto Weizmann, trabajaron con investigadores de la Universidad de Tel Aviv y la Universidad de Debrecen, Hungría.

Ellos produjeron cristales de toxinas del veneno de caracol cónico y resolvieron la estructura tridimensional formada por estas toxinas.

Luego utilizaron registros electrofisiológicos que evaluaron la función del canal y crearon mutaciones que proporcionaron información sobre la contribución de varias regiones en las toxinas y las proteínas del canal a su interacción mutua.

Los resultados sugirieron que las toxinas interactúan con elementos en la periferia del canal en lugar de con su poro de permeación de iones.

Luego, los científicos realizaron simulaciones por computadora utilizando versiones avanzadas de una técnica llamada dinámica molecular, que les permitió examinar las interacciones entre el veneno y las proteínas del canal a nivel de átomos individuales.

“Una de las ventajas de esta técnica es que expone las ubicaciones no solo de elementos proteicos, sino también de moléculas de agua e iones individuales”, explica Karbat.

Las ideas extraídas de la acción de la toxina podrían señalar formas de evitar efectos secundarios no deseados.

Las simulaciones revelaron que las interacciones entre los aminoácidos de las toxinas y las de las proteínas alteraron los enlaces de hidrógeno dentro del canal de una manera que aumentó el flujo de agua en las cavidades de proteínas alrededor del poro del canal.

El aumento del flujo, a su vez, finalmente causó el colapso de todo el poro del canal, evitando que transportara más iones de potasio de un lado al otro.

En otras palabras, el canal dejó de funcionar y el flujo de iones de potasio fue bloqueado, no por un corcho en la botella, sino por un mecanismo previamente desconocido que tuvo efecto en la periferia del poro del canal.

Este descubrimiento arroja nueva luz sobre la forma en que los canales de potasio están regulados en la naturaleza.

Por ejemplo, se sabía que los canales pueden cerrarse como resultado de una apertura prolongada del canal y un aumento del flujo de iones, lo que lleva a su colapso, un proceso llamado inactivación lenta. Pero se desconocía el mecanismo molecular subyacente de este proceso.

Los nuevos hallazgos sugieren que la inactivación lenta probablemente sea causada por un mayor movimiento del agua y los cambios estructurales resultantes en la periferia del poro del canal.

Además, el descubrimiento proporciona información valiosa para el diseño de fármacos.

Por ejemplo, podría ser posible evaluar si algunos de los efectos secundarios causados por los fármacos bloqueadores de los canales de potasio se deben a cambios estructurales que se parecen a los inducidos por las toxinas del caracol cónico.

Las ideas extraídas de la acción de la toxina podrían señalar formas de evitar estos efectos secundarios no deseados.

El poro del canal de potasio se ha conservado a lo largo de la evolución, es decir, tiene la misma composición y estructura en diferentes organismos y en diferentes tipos de células, lo que significa que es probable que un medicamento que actúa bloqueando el poro afecte a todos estos tipos de células en tejidos como el cerebro, los músculos y los riñones.

Por el contrario, las partes proteicas de la periferia del canal, lejos del poro, varían mucho entre los diferentes tipos de células y tejidos y, por lo tanto, pueden convertirse en un posible objetivo selectivo para los medicamentos.

“Si los medicamentos de molécula pequeña están diseñados para alterar la periferia del canal, causando el colapso del poro, puede ser posible apuntar a subconjuntos de canales que se expresan selectivamente en células específicas. Y esto, a su vez, puede reducir los efectos secundarios de las drogas”.

Fuente: Latam Israel