Estudio ayuda a explicar por qué la toxina botulínica es tan mortal

Mayo 30, 2016 Admin Salud 0 9
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Un piloto sin un mapa puede localizar un aeropuerto en el primer lugar de encontrar un punto de referencia más cercana, como un gran río, y luego buscar el aeropuerto.

Una nueva investigación de la Universidad de Wisconsin Escuela de Medicina y Salud Pública (SMPH) y el Instituto de Investigación Scripps muestra cómo el asombrosamente poderosa toxina botulínica utiliza una estrategia similar para enganchar las células nerviosas, el primer paso en su inactivación.

La investigación ayuda a explicar cómo los ataques de toxina anteriores a un receptor en la superficie de una célula nerviosa, a continuación, buscan un segundo tipo de receptor que está cerca. Una vez que los enlaces de la toxina a este segundo receptor, puede entrar en la célula nerviosa y romper una proteína necesaria para proporcionar moléculas que pueden indicar otras células nerviosas.




Al bloquear esta molécula de señalización, pequeñas cantidades de toxina botulínica pueden causar parálisis e incluso la muerte por insuficiencia respiratoria. Las bacterias que hace que esta toxina crece en el suelo, y se pueden encontrar dentro de las latas de alimentos que fueron tratados inadecuadamente. La toxina botulínica es la razón de la gran peligro de abultamiento latas de comida.

Los investigadores trabajaron en la capacidad del bloqueo nervioso uno de los siete toxinas botulínicas individuales durante décadas, dice el experto en botulínica Edwin Chapman, profesor de la Universidad de Wisconsin-Madison de la fisiología y del Instituto Médico Howard Hughes. "Una cuestión importante es cómo la toxina entra en las neuronas", dice.

La investigación fue una colaboración con Ray Stevens de Scripps, que cristalizó la estructura que se forma cuando las conexiones de la proteína del receptor de la toxina botulínica en una célula nerviosa.

"Esta es la primera de papel para mostrar en detalle la estructura atómica de la neurotoxina botulínica tocar el receptor en la superficie de la neurona," dice Chapman. "La toxina debe unirse a la neurona quiere envenenar. Esta es una instantánea de la primera fase de esta intoxicación."

El informe sobre el trabajo, en la revista Nature de esta semana, se ha identificado una breve sección sobre la proteína del receptor como el punto exacto en el que las cuentas de la toxina botulínica en la celda inmediatamente antes de entrar en ella.

UW-Madison ha sido durante mucho tiempo un centro de botulismo investigación. En 2003, Min Dong, un becario postdoctoral en el laboratorio de Chapman, ha demostrado que un receptor de la proteína conocida por una toxina botulínica es un punto clave de entrada en la célula nerviosa. Dong comparte primera autoría en el estudio junto con Qing Chai y José Arndt de Scripps.

El artículo de Nature es una elaboración de ese descubrimiento en 2003 que fue publicado en The Journal of Cell Biology. Laboratorio de Stevens bombardeado un cristal de la toxina unida a una pequeña sub-región del receptor con rayos X primarios, reflexiones entonces medidos retratan la toxina y el receptor unido en un abrazo mortal.

La investigación podría tener varias aplicaciones prácticas. La toxina botulínica es un arma biológica potencial, por lo que el ejército estadounidense está interesado en encontrar antitoxinas para proteger a los soldados - moléculas que se unen al sitio de unión de la toxina o por teléfono. La búsqueda de un bloque de tal molécula se hace más fácil ahora que la estructura exacta de la unión entre la toxina y la célula nerviosa se conocen.

Un mejor conocimiento de la estructura de la toxina botulínica también puede aumentar el número creciente de tratamientos que utilizan la toxina para bloquear las señales nerviosas. Los tratamientos médicos "no son sólo para las arrugas", dice Chapman. "Las personas con parálisis consiguen espasmos en los músculos que están apagados, y esto podría solucionar eso. En una variedad de distonías, donde los espasmos pueden causar dolor severo, esto puede relajar los músculos."

Una tercera ventaja potencial es aún más abajo de la línea. Después de que los investigadores encontraron que el sitio de unión de la proteína del receptor, a distancia hasta la toxina no pudo unirse a ella. Si se realizó una toxina mutado para insertarse en el receptor mutado, la combinación podría apuntar a la toxina botulínica contra sobre-activa las células del cuerpo, Chapman sugiere.

El uso de la ingeniería genética ", que podría ser capaz de plantear cualquier celda que desea la toxina", dice. Teóricamente, dicho tratamiento se puede utilizar para retrasar la producción de moco en los pulmones de pacientes con fibrosis quística, o para atacar las células hiperactivas en una amplia gama de otros trastornos.

En general, la investigación mejora nuestro conocimiento de una toxina diabólicamente inteligente, dice Dong. Botulínica es una enzima - un catalizador biológico - que puede moverse a través de una célula, rompiendo una molécula de proteína y otro ataque rápidamente. Ataques de comunicación toxina botulínica entre las células nerviosas ", una de las partes más sensibles de la fisiología de los animales", dice Dong. "Que proporciona una forma eficaz para inmovilizar un animal, mucho más fácil que la orientación directamente músculos."

Otra razón de la extraordinaria potencia de la toxina botulínica se hace evidente a partir de este estudio, dice Dong. La toxina es sólo capaz de conectarse a una célula nerviosa que está trabajando. "Si la sinapsis entre dos células nerviosas no está activo, todos los receptores estarán ocultas dentro de las células. Pero una sinapsis que controla un músculo muy importante deben disparando todo el tiempo, y que se exponen más receptores, y la toxina entonces ellos se dirigen ".

La toxina botulínica, dice, "Sólo va a donde puede ser eficaz. Es s como una bomba inteligente".

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