Investigador de la Clínica Mayo descubre objetivo para desarrollar plaguicidas contra mosquitos

Miércoles, 20 de diciembre 2006

ROCHESTER, Minn. – Un investigador de la Clínica Mayo ha descubierto un lugar objetivo en mosquitos portadores de la malaria que podría utilizarse para desarrollar plaguicidas tóxicos para el mosquito Anopheles gambiae y otras especies de mosquitos. No afectará a humanos y a otros mamíferos. Si futuros estudios lo refrendan, el descubrimiento podría ofrecer un más seguro y efectivo control de enfermedades transmitidas por los mosquitos, como la malaria.

Yuan-Ping Pang, un químico y experto en diseño molecular asisitido por ordenadores de la Clínica Mayo, identificó dos residuos de aminoácidos únicos llamados cysteine (quistaina) (286) y arginine (arginina) (339). Estos se encuentran en tres especies de mosquitos y en la cucaracha alemana.

El descubrimiento del Dr. Pang es importante porque estos residuos podrían, potencialmente, usarse como lugares objetivo que pudieran incapacitar tan sólo a los insectos que los portan, y que no existen en el caso de los mamíferos. Este descubrimiento se ha dado a conocer en la edición actual de PLUS ONE, una nueva publicación de acceso libre editada por la Public Library of Science.

“Estos descubrimientos sugieren que se pueden diseñar nuevos plaguicidas para atacar solo al enzima del mosquito. Estos plaguicidas podrían usarse en pequeñas cantidades para afectar a los mosquitos y no a los mamíferos” comenta el Dr. Pang.

“Hemos desarrollado un proyecto de un plaguicida que podría incapacitar a los mosquitos portadores de malaria. Estamos realizando ya un prototipo del nuevo plaguicida.

La mayor parte de los plaguicidas que hoy existen actúan afectando al equilibrio de la serina, que es otro de los aminoácidos del enzima acetilcolinesterasa y que se encuentra en la parte activa del enzima. Esta serina se encuentra tanto en los insectos como en los mamíferos y, por ello, cualquier plaguicida diseñado para actuar sobre este enzima afecta tanto a insectos como a mamíferos.

La acetilcolinesterasa es un enzima vital tanto para los insectos como para los mamíferos. Elimina la acetilcolina, un neurotransmisor, que es un neurotransmisor primordial en el cerebro y que está asociado con la memoria y la cognición.

El Dr. Pang, director del Laboratorio de Diseño Molecular Computadorizado de la Clínica Mayo, estudió la composición genética de todas las acetilcolineterasas conocidas en 73 especies, incluyendo a humanos. Identificó restos que sólo existen en la “versión mosquito” de la acetilcolinesterasa. Para identificar cuál de estos restos es susceptible a los plaguicidas, desarrolló un modelo tridimensional de acetilcolinesterasa de mosquito. Con este modelo tridimensional, el Dr. Pang estudió cómo funcionan los restos de una forma que nunca había sido posible anteriormente. Encontró que los restos de quistaina y arginina se localizaban al comienzo de la zona activa de la acetilcolinesterasa del mosquito. Una zona activa es una cavidad en un enzima donde tiene lugar una reacción química rápida para destruir una molécula o construir una nueva.

Estudios previos del Dr. Pang y de otros investigadores demostraron que los restos de quistaina actúan como un gancho que puede sujetar una pequeña molécula en la parte activa de un enzima y que puede dañar de forma permanente al enzima. Esto llevó al Dr. Pang a pensar que los restos de quistaina y de arginina pudieran ser el blanco de un plaguicida que no afectara a los humanos ni a otros mamíferos.

“Aunque otros investigadores han realizado modelos tridimensionales de la acetilcolinesterasa de mosquito, no se ha informado hasta ahora de la existencia de restos específicos de acetilcolinesterasa en una zona activa”, dije el Dr. Pang. “Estos descubrimientos sugieren que se podría hacer una molécula químicamente estable (que podría usarse como un plaguicida más seguro) que reaccionara con el resto de quistaina del enzima acetilcolinesterasa del mosquito y que la inhibiera de forma irreversible.

El modelo tridimensional que ha desarrollado el Dr. Pang se creó con un sistema informático muy potente llamado sistema terascale. Construyó el sistema con 590 ordenadores personales. Terascale se refiere a la potencia computacional que se mide en unidades de teraflops, que equivale a un procesador capaz de procesar 1 trillón de operaciones por segundo. Un ordenador de un teraflop se puede comparar con un ordenador que puede buscar, al menos, 50.000 listines telefónicos de Manhattan en un segundo. Los sistemas a escala terascale son los ordenados más potentes existentes hoy en día.

El Dr. Pang publicó descubrimientos similares en Octubre de 2006 en los que describió un sistema potencialmente más seguro y efectivo para controlar áfidos destructores de los cultivos. El estudió fue publicado en la publicación Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters.

Algo más sobre los plaguicidas y la malaria

El DDT ha sido prohibido en la mayor parte de los países del mundo desde hace décadas, pero aún hay unos 20 países que usan este plaguicida para el control de la malaria y otros países están reconsiderando su uso. El uso del DDT sigue siendo controvertido ya que algunos estudios han relacionado su uso con problemas ambientales y de salud. A pesar de ello muchos creen que es uno de los sistema más efectivos para eliminar mosquitos portadores de malaria.

La malaria continúa siendo la mayor causa de muertes y de provocar enfermedades en los países pobres, según indica la Organización Mundial de la Salud (WHO).

Más de un millón de muertes y hasta 500 millones de enfermos se reportan cada año.

La mayor parte de las 3.000 muertes que se producen cada día en el mundo corresponden a niños africanos. Más de un tercio de la población mundial vive en zonas donde la malaria es endémica. Según un informe de 2006 realizado por los Centros de Control y Prevención de Enfermedades hubo entrada de mosquitos transmisores de malaria en los Estados Unidos.

El coste de la investigación realizada por el Dr. Pang fue asumido por la Clínica Mayo.

Ver la noticia original completa en la siguiente dirección: http://www.mayoclinic.org/news2006-rst/3844.html