Sin acción de gracias para bacterias u hongos: los bloqueadores de triptófano ofrecen una nueva forma de matar a los malos

Los científicos de UC Riverside han desarrollado una técnica para resolver un misterio de décadas que involucra el químico en el pavo que hace que la gente se duerma. Su nueva capacidad para mapear los átomos involucrados en la producción de triptófano abre la puerta a nuevos antibióticos y fármacos antifúngicos.

Además de sus famosos efectos secundarios posteriores al Día de Acción de Gracias, el triptófano realiza funciones clave que muchas personas desconocen. Principalmente, es un bloque de construcción para todas las proteínas. Sin ella, las personas tendrían dificultades para dormir, cultivar o convertir los alimentos en energía. Es esencial no solo para los humanos, sino también para otros organismos como las bacterias y los hongos.

Comprender cómo evitar que los organismos causantes de enfermedades produzcan su propio triptófano podría permitir una clase completamente nueva de medicamentos de tratamiento.

«Las células de nuestro cuerpo no producen triptófano, tenemos que consumirlo. Pero las bacterias lo hacen y si ese proceso se detiene, morirán», dijo Jacob Holmes, primer autor y estudiante graduado en Química.

«Entonces, si pudiéramos ingerir algo que detenga las enzimas en sus cuerpos que producen triptófano, no afectaría a nuestras células, pero potencialmente mataría a las células bacterianas invasivas», dijo.

Durante más de 20 años, los científicos conocen una sustancia química que detiene las enzimas productoras de triptófano en las células, llamada benzimidazol. Pero hasta ahora, no han podido ver cómo funciona. Leonard Mueller, investigador principal principal y presidente del Departamento de Química de la UCR, y sus colegas han sido pioneros en nuevas técnicas que les permiten hacerlo. La obra se describe en un procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias papel.

Parte del problema con las técnicas anteriores es la incapacidad de ver la posición de los átomos de hidrógeno. El hidrógeno constituye la mitad de los átomos en una proteína. Sin ver dónde están, crear una imagen real de las interacciones químicas y cómo encajan las moléculas era imposible.

«Imagínese que está navegando en una nueva aplicación de citas para hacer coincidir la terapia con objetivos de proteínas, y solo puede ver avatares pixelados de las moléculas y sus objetivos. No tiene suficiente información para deslizar hacia la derecha o hacia la izquierda», dijo Mueller.

«Si está tratando de diseñar medicamentos, es útil comprender cómo se organizan otros átomos, pero realmente necesita ver también los átomos de hidrógeno para saber si hay una coincidencia», agregó.

Primero, el equipo usó una herramienta que involucra rayos X para encontrar todos los átomos que no son de hidrógeno involucrados. A continuación, utilizaron el magnetismo nuclear de los átomos para trazar un mapa de la estructura química de las moléculas, incluidas las ubicaciones de los átomos de hidrógeno. Finalmente, utilizaron el modelado por computadora para superponer las imágenes y unir las dos técnicas con una resolución que ninguna podría haber logrado por sí sola.

«Ninguna de estas técnicas por sí sola puede darte el resultado, pero combinadas, realmente estás mirando el panorama más amplio de la reactividad química», dijo Rittik Ghosh, estudiante graduado en bioquímica de la UCR y coautor del estudio.

«Durante mucho tiempo hemos estado adivinando cómo se veían los sitios activos en esta reacción. Esta es una de las primeras técnicas que puede dar vida a la química», dijo Mueller. «Creemos que será poderoso para diseñar terapias y transformaciones químicas industriales».