Científicos de la Universidad de Texas en Austin (Estados Unidos) han descubierto por qué las ranas venenosas no se envenenan, un hallazgo publicado en la revista 'Science' que podría tener consecuencias potenciales para la lucha contra el dolor y la adicción.
La investigación se ha centrado en un subgrupo de ranas venenosas que utilizan la toxina epibatidina para evitar que los depredadores las coman. Dicha sustancia se une a los receptores del sistema nervioso de un animal y puede causar hipertensión, convulsiones e, incluso, la muerte.
Los científicos descubrieron que una pequeña mutación genética en las ranas --un cambio en sólo tres de los 2.500 aminoácidos que forman el receptor-- impide que la toxina actúe sobre los propios receptores de las ranas, haciendo que sean resistentes a sus efectos letales. Además, este mismo cambio apareció independientemente tres veces en la evolución de estas ranas.
"Ser tóxico puede ser bueno para su supervivencia porque aporta una ventaja sobre los depredadores", señala la coautora Rebecca Tarvin, investigadora postdoctoral en UT Austin. "Entonces, ¿por qué no hay más animales tóxicos? Nuestro trabajo está mostrando que una gran restricción es si los organismos pueden desarrollar resistencia a sus propias toxinas. Hemos detectado que la evolución ha generado este mismo cambio exacto en tres diferentes grupos de ranas, y que, para mí, es muy hermoso", apunta.
Hay cientos de especies de ranas venenosas, cada una de las cuales utiliza docenas de diferentes neurotoxinas. Tarvin es parte de un equipo de investigadores, incluyendo a los profesores David Cannatella y Harold Zakon en el Departamento de Biología Integrativa de la Universidad de Texas, que han estado estudiando cómo estas ranas desarrollaron la resistencia tóxica.
Durante décadas, los investigadores médicos han sabido que esta toxina, la epibatidina, también puede actuar como un potente analgésico no adictivo. Por ello, se han desarrollado cientos de compuestos de la toxina de las ranas, incluyendo uno que avanzó en el proceso de desarrollo de fármacos hasta ensayos en seres humanos antes de ser descartado debido a otros efectos secundarios.
EVOLUCIONARON PARA BLOQUEAR LA TOXINA EN SU CUERPO
La nueva investigación --que muestra cómo ciertas ranas venenosas evolucionaron para bloquear la toxina, al tiempo que conservan el uso de los receptores que necesita el cerebro -- da a los científicos información sobre la epibatidina que podría resultar útil en el diseño de fármacos como nuevos analgésicos o medicamentos para combatir la adicción a la nicotina.
"Cada información que podemos recopilar sobre cómo estos receptores están interactuando con las drogas nos acerca un paso más hacia el diseño de mejores fármacos", señala otro miembro del equipo, Cecilia Borghese, investigadora asociada en el Centro Wagoner de Investigación sobre el Alcohol y las Adicciones de la UT.
Un receptor es un tipo de proteína en el exterior de las células que transmite señales entre el exterior y el interior. Los receptores son como cerraduras que permanecen cerradas hasta que encuentran la llave correcta. Cuando llega una molécula con la forma correcta, el receptor se activa y envía una señal.
El receptor que Tarvin y sus colegas estudiaron envía señales en procesos como el aprendizaje y la memoria, pero normalmente sólo cuando un compuesto que es la "llave" saludable entra en contacto con él. Desafortunadamente para los depredadores de las ranas, la epibatidina tóxica también funciona como una poderosa llave maestra, en el receptor, secuestrando las células y provocando una explosión peligrosa de actividad.
Los investigadores descubrieron que las ranas venenosas que usan epibatidina han desarrollado una pequeña mutación genética que impide que la toxina se una a sus receptores. En cierto sentido, han bloqueado la llave maestra. También han logrado, a través de la evolución, mantener una forma de que la verdadera llave continúe funcionando, gracias a una segunda mutación genética. En las ranas, la cerradura se ha hecho más selectiva.
LUCHA CONTRA LA ENFERMEDAD
La forma en que la cerradura cambió sugiere posibles nuevas formas de desarrollar medicamentos para combatir las enfermedades humanas. Los científicos encontraron que los cambios que dan la resistencia a las ranas frente a la toxina sin modificar el funcionamiento saludable se producen en partes del receptor que están cerca, pero no tocan la epibatidina. Borghese y Wiebke Sachs, un estudiante visitante, analizaron la función de los receptores humanos y de ranas en el laboratorio de Adron Harris, otro autor del trabajo y director asociado del Centro Wagoner.
"Lo más emocionante es cómo estos aminoácidos que ni siquiera están en contacto directo con la droga pueden modificar la función del receptor de una manera tan precisa", subraya Borghese. El compuesto saludable, continua, "sigue funcionando como de costumbre, no hay problema en absoluto, y ahora el receptor es resistente a la epibatidina".
Podría explotarse esta información sobre cómo estos cambios muy pequeños afectan al comportamiento del receptor para intentar diseñar fármacos que actúen sobre él. Debido a que el mismo receptor en humanos también está involucrado en el dolor y la adicción a la nicotina, este estudio podría sugerir maneras de desarrollar nuevos medicamentos para bloquear el dolor o ayudar a los fumadores a dejar el hábito.
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