La arginina quinasa de Trypanosoma cruzi como blanco farmacológico e inmunológico

• Autores: Valera Vera, Edward Augusto
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Mouriño, Viviana; Miranda, Mariana Rene; Longhi, Silvia Andrea; Edreira, Martín Miguel; Potenza, Mariana
• Materia: Trypanosoma cruzi; Arginina quinasa; Respuesta inmune; Reposicionamiento de f?rmacos; Ciencias de la vida
• Institución: Universidad de Buenos Aires

Fil: Valera Vera, Edward Augusto. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Buenos Aires, Argentina
La arginina quinasa (AK) es una enzima que cataliza la fosforilación reversible de la arginina, desempeñando un papel crucial en el mantenimiento del equilibrio energético celular. Esta enzima, ampliamente distribuida entre los invertebrados, fue adquirida por los tripanosomátidos mediante un evento de transferencia horizontal de genes desde un hospedador hexápodo ancestral. A diferencia de otras muchas enzimas metabólicas, la arginina quinasa no tiene homólogos en humanos, lo que la convierte en un blanco farmacológico particularmente atractivo para Trypanosoma cruzi, el agente causante de la enfermedad de Chagas. La ausencia de homólogos humanos sugiere que los inhibidores de esta enzima podrían ser más específicos para el parásito, reduciendo así la probabilidad de efectos adversos en los pacientes, uno de los mayores problemas con los tratamientos actuales para la enfermedad de Chagas, que sufren de efectos secundarios severos y baja eficacia.\nEn este trabajo, se explora la arginina quinasa de T. cruzi (TcAK) como un blanco farmacológico, utilizando herramientas computacionales para identificar inhibidores y describir sus modos de unión y mecanismos de inhibición. El objetivo es descubrir nuevos compuestos que apunten específicamente a TcAK, lo que podría llevar al desarrollo de tratamientos más seguros y efectivos para la enfermedad de Chagas.\nEnfoque Computacional y Validación Experimental\nSe modeló la unión de distintos inhibidores conocidos de la .enzima mediante docking\nmolecular, en comparación con moléculas similares que se sabe no inhiben experimentalmente a la enzima. Posteriormente, se realizó docking molecular de diversos compuestos fenólicos derivados de plantas. Aquellos con puntuaciones de docking similares a los no inhibidores fueron descartados, mientras que los compuestos restantes fueron reducidos a una pequeña muestra representativa con diferentes motivos moleculares. Esta estrategia se diseñó para maximizar la probabilidad de encontrar inhibidores con distintas características de unión.\nEstos compuestos seleccionados se probaron luego in vitro tanto en el parásito como\nen la enzima, y uno de ellos, el resveratrol, también se evaluó en modelos de infección\nen ratones, donde no se observó ningún efecto en el curso de la infección. La delfinidina\nresultó ser el mejor inhibidor y agente tripanocida. Los estudios de docking permitieron\ncaracterizar su mecanismo de unión. Para refinar estos hallazgos, se mejoro el modelo\nusando diferentes funciones de docking. El modo de unión predicho, donde la mayoría de los modelos convergieron, fue seleccionado y el complejo TcAK-delfinidina fue sometido a simulaciones de dinámica molecular en agua.\nLos resultados de la dinámica molecular revelaron que el modo de unión predicho\ninicialmente por el docking no se mantuvo durante la simulación; la delfinidina adoptó un nuevo modo de unión, aunque permaneció unida al sitio activo de la enzima. Este cambio destaca una limitación del docking, que no tiene en cuenta la flexibilidad de la enzima.\nLa naturaleza dinámica de TcAK probablemente explica la imprecisión de los resultados\ndel docking. Esto resalta la importancia de emplear diversos métodos de predicción que\npermitan aprovechar las ventajas diferenciales que ofrecen y minimizar las desventajas\nque presentan al usarse por separado.\nSe observó la falta de una relación directa entre la potencia de los inhibidores y su efecto sobre las células del parásito. Esto podría explicarse por diferencias en la permeabilidad a la membrana o la estabilidad de los compuestos en medios acuosos. La delfinidina se identificó como un potente inhibidor no competitivo con respecto a la arginina o al ATP, mostrando una mayor afinidad por el complejo TcAK-arginina, sugiriendo que podría ejercer su efecto inhibitorio estabilizando una forma inactiva de la enzima.\nReactividad Inmunológica Además de estudiar a TcAK como un blanco farmacológico, también se investigaron sus propiedades inmunológicas. Dado que se sabe que muchas AKs de invertebrados desencadenan respuestas alergénicas, este estudio se propuso determinar si TcAK provocaba reacciones inmunológicas similares. Para explorar esto, se realizaron ensayos ELISA utilizando sueros de pacientes con enfermedad de Chagas. Los resultados mostraron que anticuerpos IgE específicos reconocían a TcAK, con señales significativamente más fuertes que las observadas en los controles de pacientes sanos. Esta reacción no se observó en la respuesta de IgG, lo que sugiere un posible sesgo en la respuesta inmunológica.\nEl análisis adicional involucró la predicción de epítopos tanto lineales como conformacionales usando herramientas bioinformáticas. Los hallazgos sugieren que TcAK podría contribuir a inclinar la respuesta inmune hacia un perfil Th2, desencadenando una respuesta de células B que favorece la persistencia del parásito. Con esto, se identifica por primera vez un blanco específico de anticuerpos IgE en T. cruzi, lo que destaca un posible mecanismo por el cual podría evadir el sistema inmune del hospedador.\nConclusiones\nEste estudio presenta una exploración exhaustiva de TcAK tanto como un blanco farmacológico como una enzima inmunológicamente activa. La identificación de la delfinidina como un inhibidor potente, combinada con la caracterización detallada de su mecanismo de acción, proporciona una base para futuros esfuerzos de descubrimiento de fármacos.\nAdemás, los hallazgos inmunológicos ofrecen nuevas perspectivas sobre cómo T. cruzi\npodría manipular la respuesta inmune del hospedador para promover su supervivencia.\nEn última instancia, este trabajo subraya el potencial de TcAK como un objetivo dual:\nuno para la intervención terapéutica y otro para comprender las dinámicas inmunológicas de la enfermedad de Chagas. Aunque el camino hacia el desarrollo de tratamientos efectivos sigue siendo largo, los hallazgos presentados aquí representan un paso significativo hacia la resolución de un desafío médico de larga data.
Doctor de la Universidad de Buenos Aires en Ciencias Biológicas