Un equipo internacional de investigadores ha identificado una proteína bacteriana completamente nueva, cuya peculiar estructura podría revolucionar el modo en que se administran los tratamientos oncológicos. La proteína, descubierta en bacterias presentes tanto en el suelo como en el microbioma intestinal humano, ha sido bautizada como BeeR y muestra propiedades estructurales y funcionales sin precedentes entre las proteínas conocidas.
La proteína, descubierta en bacterias presentes tanto en el suelo como en el microbioma intestinal humano, ha sido bautizada como BeeR
El hallazgo, publicado recientemente en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ha sido liderado por Julien Bergeron, investigador del Centro Randall de Biofísica Celular y Molecular del King’s College de Londres, en colaboración con el laboratorio del profesor Justin Kollman en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington. Juntos han desvelado la estructura atómica de BeeR, abriendo una prometedora línea de investigación en el ámbito de la nanomedicina y la terapéutica dirigida.
Una proteína con función semejante a la actina
BeeR pertenece a una familia de proteínas similares a la actina, una proteína esencial en las células humanas que forma filamentos dinámicos responsables de funciones vitales como el mantenimiento de la forma celular, la movilidad y la división celular. Al igual que la actina, BeeR interactúa con ATP —una molécula energética fundamental— para ensamblarse. Sin embargo, a diferencia de los filamentos helicoidales tradicionales, BeeR forma tubos rígidos con una cavidad central hueca.
BeeR pertenece a una familia de proteínas similares a la actina, una proteína esencial en las células humanas que forma filamentos dinámicos responsables de funciones vitales como el mantenimiento de la forma celular, la movilidad y la división celular
“Gracias a técnicas avanzadas de criomicroscopía electrónica, logramos visualizar con gran resolución la estructura tridimensional de BeeR”, explica Bergeron. “Descubrimos que se ensambla en una especie de trípode helicoidal, generando un tubo perfectamente formado y estable, algo completamente inesperado dentro de esta familia de proteínas”.
Este descubrimiento no solo representa un avance en la comprensión evolutiva de las proteínas similares a la actina, sino que plantea nuevas posibilidades de ingeniería molecular para fines biomédicos. Según Bergeron, la capacidad de ensamblaje controlado de BeeR —regulado por la presencia o ausencia de ATP— la convierte en una plataforma ideal para desarrollar sistemas de transporte molecular altamente precisos.
Sistema de entrega para fármacos contra el cáncer
A partir de esta propiedad, el equipo ha iniciado el desarrollo de un sistema de administración de medicamentos basado en BeeR. Su objetivo es encapsular fármacos en el interior de estos tubos proteicos y liberarlos únicamente en los tejidos tumorales, donde su efecto terapéutico sea necesario.
“El tubo de BeeR tiene una cavidad lo suficientemente amplia como para albergar pequeñas moléculas, como los agentes quimioterapéuticos”, detalla Bergeron. “Y dado que su ensamblaje es reversible mediante el control del ATP, podemos diseñar sistemas que liberen el fármaco solo en determinadas condiciones, por ejemplo, dentro del microambiente tumoral”.
"Dado que su ensamblaje es reversible mediante el control del ATP, podemos diseñar sistemas que liberen el fármaco solo en determinadas condiciones, por ejemplo, dentro del microambiente tumoral”
Julien Bergeron, investigador del Centro Randall de Biofísica Celular y Molecular del King’s College de Londres
Este enfoque se está desarrollando actualmente en el marco de una empresa derivada del King's College, llamada Prosemble, que trabaja en la optimización del sistema y su validación en modelos preclínicos. Uno de los primeros ensayos en marcha evalúa su eficacia en modelos animales de cáncer de mama, con resultados preliminares prometedores.
La idea de utilizar estructuras biológicas autoensamblables para transportar fármacos no es nueva, pero el hallazgo de BeeR aporta una solución innovadora a algunas de las limitaciones de las nanopartículas actuales, como la complejidad de producción, la falta de especificidad y la inestabilidad frente a condiciones fisiológicas.
Metagenómica
El descubrimiento de BeeR se produjo gracias al análisis de datos metagenómicos, una técnica que permite estudiar el material genético de microorganismos directamente a partir del entorno, sin necesidad de cultivarlos en laboratorio. En este caso, se identificó la secuencia de BeeR en bacterias de la familia Verrucomicrobiota, comunes tanto en el suelo como en el microbioma humano.
La estructura de BeeR ha demostrado ser un recurso inesperado para la biotecnología y la medicina de precisión.
Aunque la función natural de BeeR en estas bacterias aún es desconocida, su estructura ha demostrado ser un recurso inesperado para la biotecnología y la medicina de precisión. “La naturaleza nos sigue proporcionando soluciones sorprendentes”, concluye Bergeron. “Solo tenemos que saber observar, comprender sus principios y aplicarlos a los desafíos de nuestra salud. BeeR es un ejemplo perfecto de cómo un descubrimiento básico puede tener una aplicación translacional con gran impacto potencial en la lucha contra el cáncer”.
Este trabajo ha contado con financiación del Consejo de Investigación en Biotecnología y Ciencias Biológicas del Reino Unido, el Programa de Ciencias de Frontera Humana y el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales (NIGMS) de los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. A medida que avanzan los ensayos preclínicos, el equipo espera sentar las bases para futuros ensayos clínicos que validen esta innovadora estrategia terapéutica.
