Un estudio internacional dirigido por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona ha revelado el mecanismo que permite a la bacteria Vibrio cholerae colonizar el intestino humano y producir la toxina del cólera, responsable de diarrea mortal. Publicado en Science Advances, el estudio utiliza criomicroscopía electrónica para cartografiar con detalle cómo esta bacteria interactúa a nivel molecular, ofreciendo nuevas perspectivas para tratamientos terapéuticos. A pesar de conocer los reguladores moleculares, este trabajo identifica una interacción clave entre factores de transcripción y la ARN polimerasa bacteriana, lo que podría facilitar el desarrollo de antibióticos más eficaces contra cepas resistentes. El cólera sigue siendo un grave problema de salud pública global, con millones de casos anuales y una alta mortalidad, especialmente en niños.
Un equipo internacional de investigadores, encabezado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona (IRB Barcelona), ha desvelado un mecanismo crucial que permite a la bacteria Vibrio cholerae colonizar el intestino humano y producir la toxina responsable del cólera, una enfermedad que puede ser mortal. Este hallazgo, publicado en Science Advances, ofrece un análisis estructural detallado del proceso infeccioso, lo que podría abrir nuevas vías terapéuticas.
A pesar de que ya se conocían los interruptores moleculares que regulan la propagación del cólera en el intestino, el estudio proporciona un mapa tridimensional sobre cómo estos interactúan con la ARN polimerasa, el motor de transcripción de la célula bacteriana. La investigación revela que este mecanismo es diferente a lo que se había anticipado.
“Comprender esta interacción a nivel molecular nos brinda una nueva perspectiva sobre cómo se controla la virulencia bacteriana”, afirma Miquel Coll, investigador del CSIC y exdirector del laboratorio de Biología Estructural en el IRB Barcelona. El estudio también cuenta con la colaboración del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL) en Heidelberg y un laboratorio en Estados Unidos.
El cólera sigue siendo un desafío significativo para la salud pública global, con entre 1,3 y 4 millones de casos reportados anualmente y decenas de miles de muertes en todo el mundo. Esta enfermedad, provocada por Vibrio cholerae, se propaga principalmente a través de agua y alimentos contaminados, afectando desproporcionadamente a regiones con acceso limitado a saneamiento adecuado. Factores como conflictos armados, cambios climáticos y desplazamientos poblacionales han contribuido al aumento de brotes epidémicos. En respuesta al reciente incremento global de casos —que ya afecta a 60 países—, la Organización Mundial de la Salud (OMS) clasificó el cólera como una emergencia sanitaria de grado 3 en 2023.
ToxR y TcpP son factores clave en Vibrio cholerae que detectan señales externas como las sales biliares presentes en el intestino humano. Una vez activados, estos factores se unen al ADN bacteriano para iniciar una cascada regulatoria que culmina en la producción de toxina colérica y pilus corregulado por toxinas, estructuras esenciales para la adherencia bacteriana a las paredes intestinales.
Aunque muchos reguladores bacterianos están diseñados para inducir cambios conformacionales en la polimerasa durante la transcripción, este estudio demuestra que ToxR y TcpP no generan tales reajustes. En cambio, actúan como anclas moleculares que estabilizan una parte específica de la enzima (el dominio alfa-CTD) directamente sobre el ADN. Así, se concluye que activar el gen de virulencia no implica remodelar la maquinaria transcripcional, sino mantenerla en una configuración óptima para su funcionamiento.
El cólera puede provocar deshidratación severa en pocas horas, especialmente entre niños y ancianos. Un tratamiento rápido con terapia de rehidratación y antibióticos puede reducir significativamente las tasas de mortalidad. Sin embargo, algunas cepas han desarrollado resistencia a varios antibióticos. La similitud molecular observada entre los sitios activos de transcripción del ADN a ARN en la ARN polimerasa de V. cholerae y E. coli sugiere que los antibióticos existentes dirigidos contra esta polimerasa podrían ser optimizados para combatir el cólera.
| Cifra | Descripción |
|---|---|
| 1.3 - 4 millones | Estimación anual de casos de cólera en todo el mundo. |
| Decenas de miles | Número estimado de muertes anuales por cólera. |
| 60 | 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. |
El estudio busca ofrecer una explicación estructural de los mecanismos que permiten a la bacteria Vibrio cholerae colonizar el intestino humano y producir la toxina del cólera, que causa diarrea potencialmente mortal.
El equipo investigador utilizó criomicroscopía electrónica para cartografiar el proceso de infección con un detalle sin precedentes, revelando la arquitectura molecular de la interacción entre los factores de transcripción y la ARN polimerasa.
Los hallazgos sugieren que antibióticos existentes que actúan contra la polimerasa bacteriana podrían ser optimizados para tratar el cólera, especialmente considerando que algunas cepas han desarrollado resistencia a diversos antibióticos.
Comprender este mecanismo a nivel molecular proporciona una nueva visión sobre cómo se controla la virulencia bacteriana, lo cual es crucial para desarrollar nuevas estrategias terapéuticas y combatir la enfermedad más efectivamente.
El cólera sigue siendo un gran desafío global de salud pública, con millones de casos y decenas de miles de muertes anuales. La enfermedad se propaga principalmente a través de agua y alimentos contaminados, afectando desproporcionadamente a regiones con acceso limitado a saneamiento seguro.