Un estudio internacional dirigido por un equipo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona (IRB Barcelona) ha proporcionado una explicación estructural muy esperada sobre los mecanismos que permiten a la bacteria Vibrio cholerae colonizar el intestino humano y producir la toxina responsable del cólera, que puede resultar mortal. Este trabajo, publicado en Science Advances, ha logrado cartografiar mediante criomicroscopía electrónica el proceso de infección con un nivel de detalle sin precedentes, abriendo nuevas posibilidades para tratamientos accesibles.
A pesar de que se conocían los interruptores moleculares que regulan la propagación del cólera en el intestino, se desconocía el mapa tridimensional de cómo interactúan con el motor de transcripción bacteriano, la ARN polimerasa. El nuevo estudio revela la arquitectura molecular de esta interacción, mostrando que el mecanismo es distinto a lo esperado.
Mecanismos moleculares revelados
«Comprender esta interacción a nivel molecular nos proporciona una nueva perspectiva sobre cómo se controla la virulencia bacteriana», afirma Miquel Coll, investigador del CSIC en el Instituto de Biología Molecular de Barcelona (IBMB) y exdirector del laboratorio de Biología Estructural de Complejos de Proteínas y Ácidos Nucleicos en el IRB Barcelona. El equipo coordinado por Coll incluye también al Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) en Heidelberg y un laboratorio estadounidense.
El cólera representa un importante desafío global para la salud pública, con estimaciones anuales que oscilan entre 1,3 y 4 millones de casos y decenas de miles de muertes en todo el mundo. La enfermedad, causada por Vibrio cholerae, se propaga principalmente a través del agua y alimentos contaminados, afectando desproporcionadamente a regiones con acceso limitado a saneamiento seguro. Factores como conflictos armados, cambios climáticos y desplazamientos poblacionales han contribuido al aumento de brotes epidémicos. En respuesta al resurgimiento global reciente, que afecta ya a 60 países y presenta altas tasas de mortalidad infantil, la Organización Mundial de la Salud (OMS) clasificó al cólera como una emergencia sanitaria de grado 3 en 2023.
Estabilización del proceso transcripcional
ToxR y TcpP son factores clave en Vibrio cholerae que detectan señales externas como las sales biliares presentes en el intestino delgado humano. Una vez activados, estos factores se unen al ADN bacteriano para iniciar una cascada regulatoria que conduce a la producción tanto de la toxina del cólera como del pilus corregulado por toxinas, estructura esencial para la adherencia a las paredes intestinales.
Aunque muchos reguladores bacterianos inducen cambios conformacionales en la polimerasa para iniciar la transcripción, este estudio revela que ToxR y TcpP actúan como anclas moleculares sin provocar reajustes conformacionales. En lugar de remodelar la maquinaria transcripcional, estabilizan una parte específica de la enzima (el dominio alfa-CTD) directamente sobre el ADN. Estos hallazgos indican que activar el gen de virulencia no implica remodelar sino estabilizar la maquinaria transcripcional en una configuración efectiva.
Perspectivas terapéuticas futuras
El cólera puede causar deshidratación fatal en cuestión de horas, especialmente en niños y ancianos. Un tratamiento oportuno con terapia de rehidratación y antibióticos puede reducir significativamente la mortalidad. Sin embargo, algunas cepas han desarrollado resistencia a diversos antibióticos. La similitud molecular observada entre los sitios activos (donde se lleva a cabo la transcripción del ADN al ARN) en la ARN polimerasa de V. cholerae y E. coli sugiere que antibióticos existentes dirigidos contra esta polimerasa podrían ser optimizados para combatir el cólera.
La noticia en cifras
| Cifra |
Descripción |
| 1.3 - 4 millones |
Estimación anual de casos de cólera en todo el mundo. |
| Decenas de miles |
Número de muertes reportadas anualmente debido al cólera. |
| 60 países |
Número de países afectados por el reciente resurgimiento global de casos de cólera. |
| 2023 |
Año en que la OMS clasificó el cólera como una emergencia de grado 3. |
Preguntas sobre la noticia
¿Qué descubrió el estudio internacional sobre el cólera?
El estudio liderado por el CSIC y el IRB Barcelona encontró la explicación estructural de cómo la bacteria Vibrio cholerae coloniza el intestino humano y produce la toxina que causa diarrea mortal.
¿Cómo se llevó a cabo la investigación?
Se utilizó criomicroscopía electrónica para cartografiar el proceso de infección con un detalle sin precedentes, revelando la arquitectura molecular de la interacción entre factores de transcripción y la ARN polimerasa de la bacteria.
¿Cuáles son las implicaciones del estudio para futuras terapias?
Los hallazgos sugieren que antibióticos existentes que actúan contra la ARN polimerasa podrían ser optimizados para tratar el cólera, especialmente considerando que algunas cepas han desarrollado resistencia a diversos antibióticos.
¿Por qué es importante este estudio en relación al cólera?
El cólera sigue siendo un gran desafío global de salud pública, con millones de casos anuales. Comprender los mecanismos moleculares detrás de su virulencia puede ayudar en el desarrollo de nuevas terapias y en la lucha contra epidemias.
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