Descifran cómo la bacteria del cólera infecta y produce la toxina mortal

El cólera sigue representando un desafío global para la salud pública, con una estimación anual de entre 1,3 y 4 millones de casos y decenas de miles de muertes reportadas en todo el mundo. Causada por la bacteria Vibrio cholerae, esta enfermedad se propaga principalmente a través del agua y los alimentos contaminados, afectando de manera desproporcionada a regiones con acceso limitado a saneamiento seguro. Los conflictos armados, el impacto climático y el desplazamiento poblacional están contribuyendo al aumento de brotes epidémicos de cólera.

En respuesta al reciente resurgimiento global de casos, que ya afecta a 60 países, y a la mortalidad asociada, en particular la alta mortalidad infantil, la Organización Mundial de la Salud (OMS) clasificó el cólera como una emergencia de grado 3, su nivel más alto de alerta, en 2023. Comprender los mecanismos de infección de esta bacteria es crucial para el desarrollo de nuevas estrategias de tratamiento y control.

Nuevo mapa estructural del mecanismo de infección

Un estudio internacional liderado 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 detallada de la cascada de mecanismos que permite a Vibrio cholerae colonizar el intestino humano y producir la toxina del cólera, responsable de la diarrea potencialmente mortal. A pesar de conocerse los interruptores moleculares que regulan la propagación del cólera en el intestino, hasta ahora se desconocía el mapa 3D de cómo interactúan con el motor de transcripción de la célula bacteriana, la ARN polimerasa.

Revelaciones a nivel molecular

El nuevo estudio, realizado mediante criomicroscopía electrónica, revela que el mecanismo es diferente al esperado. Los investigadores han demostrado que los factores de transcripción ToxR y TcpP no inducen ningún reajuste conformacional en la ARN polimerasa, sino que actúan como anclas moleculares, estabilizando una parte específica de la enzima sobre el ADN. Este hallazgo sugiere que la activación del gen de virulencia no se logra remodelando la maquinaria de transcripción, sino estabilizándola en una configuración productiva.

El equipo identificó un único aminoácido, una fenilalanina, como el puente molecular crítico entre el factor de transcripción y la polimerasa. La mutación de este aminoácido impide todo el proceso de activación, haciendo que las bacterias sean inofensivas. Esta investigación ofrece nuevas perspectivas sobre el control de la virulencia bacteriana y abre posibilidades para el desarrollo de nuevos tratamientos.

Posibilidades para el tratamiento del cólera

Los resultados del estudio sugieren que antibióticos existentes que actúan contra la polimerasa bacteriana podrían ser optimizados para tratar el cólera, debido a la similitud molecular observada entre los sitios activos de la ARN polimerasa de V. cholerae y E. coli. Además, la comprensión del papel de ToxR y TcpP en la activación del gen de virulencia podría conducir al desarrollo de estrategias para bloquear estos factores, inhibiendo así la producción de la toxina del cólera.

El tratamiento rápido con terapia de rehidratación y antibióticos reduce significativamente la tasa de mortalidad por cólera. Sin embargo, algunas cepas de la bacteria han desarrollado resistencia contra diversos antibióticos, lo que subraya la necesidad de nuevas opciones terapéuticas efectivas.

En conclusión, este estudio aporta valiosos conocimientos sobre los mecanismos de infección de Vibrio cholerae y abre nuevas vías para el desarrollo de estrategias de tratamiento más eficaces contra esta enfermedad global. La investigación continúa explorando las complejidades de la interacción entre bacterias y su entorno, con el objetivo de combatir las enfermedades infecciosas y mejorar la salud pública.