Min Dong, PhD y su laboratorio son expertos mundiales en toxinas y cómo combatirlas. Han descubierto cómo Clostridium difficile la toxina más potente ingresa a las células y se concentra en la primera toxina botulínica nueva identificada desde 1969. Ahora, al fijar su mirada en las toxinas Shiga y ricina, no solo han identificado nuevas líneas de defensa potenciales, sino que también arrojan nuevasluz sobre una parte fundamental de la biología celular: la glicosilación.
El estudio, publicado recientemente en PLOS Biología , utilizó la tecnología CRISPR / Cas9 para explorar qué factores en las células son necesarios para que las toxinas entren. La toxina Shiga, una fuente generalizada de intoxicación alimentaria, es producida por Shigella dysenteriae y algunas E. coli cepas como O157: H7, que ocasionalmente causan el síndrome urémico hemolítico, una afección renal grave, en niños. La ricina es una toxina vegetal utilizada como agente bioterrorista.
¿Qué necesitan las toxinas en un receptor celular?
Las toxinas Shiga y Ricina tienen un mecanismo de acción similar una vez dentro de nuestros tejidos, lo que interrumpe la capacidad de las células para producir proteínas. Sin embargo, para ingresar, dependen de diferentes portales de entrada: las toxinas Shiga usan un tipo de glicolípido una molécula grasa conun azúcar adjunto llamado Gb3 como su receptor, mientras que las ricinas usan una variedad de glicanos moléculas de azúcar.
Pero más allá de eso, se sabía poco. Dong y el primer autor Songhai Tian, PhD, investigadores del Departamento de Urología del Hospital de Niños de Boston, esperaban completar la imagen.
El equipo de investigación comenzó con las toxinas Shiga. Usaron CRISPR / Cas9 para llevar a cabo una exploración de todo el genoma. La pantalla implicaba eliminar sistemáticamente genes uno por uno en una línea celular, para ver si la pérdida de alguno de ellos impedía que las toxinas se propagaran.entrando
"Esto no era posible anteriormente, porque el receptor de la toxina no se encuentra en la mayoría de los tipos de células", dice Dong. "Songhai examinó muchas líneas celulares diferentes sin mucho éxito, hasta que habló con nuestra vecina, la Dra. Rosalyn Adamen el Departamento de Urología, que tiene algunas líneas celulares de cáncer de vejiga. Una de ellas resulta ser muy sensible a las toxinas Shiga porque tiene un alto nivel de Gb3. Encontrar un buen modelo celular fue el primer avance en el proyecto"
La segunda pantalla, en líneas celulares HeLa fácilmente disponibles, buscó los factores celulares necesarios para la toxicidad de la ricina.
"El enfoque de la pantalla fue muy poderoso", dice Tian. "Identificó casi todos los factores conocidos para ambas toxinas, así como algunos factores novedosos".
Nuevas pistas sobre toxicidad de bloqueo
Cuando el equipo comparó los resultados de las pruebas de Shiga y ricina, encontraron dos factores que ambas clases de toxinas requieren para penetrar en las células: las proteínas transmembrana TMEM165 y TM9SF2. Ambas se encuentran en el aparato Golgi de la célula, cuyo trabajo es modificary empacar moléculas grandes producidas por la célula. Cuando se eliminó, las células produjeron cantidades reducidas de un grupo de moléculas grasas llamadas glucosfingolípidos, incluido Gb3.
TMEM165 y TM9SF2 son demasiado generales en su función para servir como objetivos seguros para tratar de bloquear con medicamentos, pero podrían señalar el camino hacia otras moléculas inhibidoras que podrían ser atacadas.
Una tercera proteína, LATMP4a, ofrece una promesa más directa. Se requiere específicamente que las células produzcan Gb3, el receptor utilizado por la toxina Shiga ". Esta proteína no se conocía antes, y creemos que sería un objetivo terapéutico muy bueno paraToxicidad de Shiga ", dice Dong.
Actualización del capítulo del libro de texto sobre glucosilación
Dong está igualmente entusiasmado con lo que el trabajo tiene que decirnos sobre la glicosilación: la unión de azúcares a moléculas grandes como proteínas y lípidos. Este proceso biológico fundamental permite a nuestras células crear moléculas mucho más variadas con funciones diversas, por encima y más allálo que está codificado en nuestros genes y también tiene un papel en la enfermedad.
"Usamos toxinas como sonda para comprender un proceso celular clave", explica Dong. "Las dos nuevas proteínas de Golgi identificadas en nuestras pantallas, TMEM165 y TM9SF2, como la regulación del entorno general en el aparato de Golgi. Ahora estamos intentandopara entender lo que están regulando específicamente "
Esta no es la primera vez que una de las investigaciones de toxinas de Dong ha encontrado algo inesperado: trabajar C. difficile la toxina B ha revelado una posible estrategia contra el cáncer.
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Materiales proporcionado por Boston Children's Hospital . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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