Mehdi Rahimpour, autor de la tesis doctoral que ha servido como base del trabajo premiado
Un trabajo realizado por investigadores del grupo de investigación Metabolismo de Carbohidratos del Instituto de Agrobiotecnología (centro de titularidad compartida por la Universidad Pública de Navarra, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas y el Gobierno de Navarra) ha recibido el primer premio, dentro de la categoría “Genética y Biología Molecular”, en el IX Congreso Internacional de Medicina celebrado recientemente en Varsovia. En concreto, los investigadores han descubierto el modo en que el gen glgS (ahora rebautizado como “surface composition regulator”, scoR) actúa en las bacterias y cómo manipulando dicho gen, que indirectamente afecta a la producción de glucógeno, pueden alterarse mecanismos implicados en infecciones bacterianas. El hallazgo ha sido protegido mediante solicitud de una patente y su explotación queda ahora pendiente de instituciones o empresas que estén dispuestas a desarrollarla.
Según explica Javier Pozueta, director del grupo de investigación Metabolismo de Carbohidratos que ha llevado a cabo el trabajo, “podemos decir que posiblemente hayamos encontrado una manera adicional de combatir infecciones y contaminaciones bacterianas mediante el fomento de la formación del glucógeno en las bacterias. Ahora sabemos que, alterando la maquinaria productora del glucógeno, podemos a su vez alterar la capacidad de la bacteria de moverse, adherirse a una célula o a superficies de tuberías, catéteres, etc.”
El grupo de investigación dirigido por Javier Pozueta en las instalaciones del Instituto de Agrobiotecnología
En el IX Congreso Internacional de Medicina, celebrado el pasado mes de mayo en Varsovia, participaron 1.400 investigadores de todo el mundo y fueron presentados 700 trabajos. En representación del grupo del Instituto de Agrobiotecnología (IdAB) asistió el investigador Mehdi Rahimpour, que junto con el Dr. Manuel Montero fue el principal artífice del trabajo ganador. Éste ha sido publicado recientemente en la revista Biochemical Journal y está basado en la tesis doctoral que Rahimpour defendió el pasado mes de febrero en la Universidad Pública de Navarra y por la que obtuvo la máxima calificación. Este investigador, de origen iraní, ha estudiado el mecanismo de actuación del gen glgS en la bacteria Escherichia coli y en diferentes especies de Salmonella, que en determinados casos pueden causar enfermedades y cuadros graves en el ser humano.
El glucógeno es un material de reserva del que disponen las bacterias. Los investigadores del grupo que dirige el profesor Pozueta habían identificado y caracterizado previamente los genes directamente implicados en la producción del glucógeno en E. coli. Contrariamente a lo que se creía, comprobaron que el gen glgS no intervenía en ese proceso. ¿Cuál era entonces su función? Este fue el tema de la tesis doctoral de Mehdi Rahimpour
Inmovilizar las bacterias
Para comprender el modo en que actúa el gen glgS hay que tener en cuenta cuál es la estructura de las bacterias. Según explica el investigador, las bacterias poseen una especie de remos o brazos (flagelos) que les sirven para moverse; tienen también unos apéndices llamados fimbrias que les permiten pegarse o adherirse a las células que hospedan; y una envoltura o escudo protector compuesto por polisacáridos. Para crear todos estos elementos y para que las bacterias se muevan, éstas necesitan energía (suministrada por la molécula ATP) y azúcar. “GlgS actúa como un freno —señala Rahimpour—. Nos dimos cuenta de que alterando la expresión de glgS se altera la creación de esas estructuras e, indirectamente, la producción de glucógeno porque también necesita azúcar y energía. En condiciones en que se fomenta la creación de flagelos y componentes de la envuelta, la bacteria consume mucha energía para moverse y azúcares, con lo que no tendrá suficiente materia prima para producir glucógeno. Y al revés: en condiciones en que se reprime la creación de flagelos, fimbrias y componentes de la envuelta la bacteria perderá su capacidad de movimiento y adhesión a superficies y el exceso de energía y azúcar se destinará a la producción de glucógeno.
En resumen, el grupo de investigación ha descubierto que existe una correlación inversa entre la producción de glucógeno y la producción de estructuras implicadas en la patogenicidad bacteriana. “En nuestro caso, hemos detectado que la alteración de la expresión de glgS, que sólo está presente en el grupo de las enterobacterias (E. coli, especies del género Salmonella, Yersinia pestis, etc.), tiene un efecto en la producción de estructuras implicadas en la patogenicidad bacteriana que, indirectamente, afectan la capacidad de producir glucógeno”. El hallazgo quizá aporta pistas a futuras estrategias para combatir las infecciones bacterianas modulando la producción de glucógeno, una sustancia que acumulan muchas y muy diversas bacterias.
Resistencia a los antibióticos
En un mundo en el que las cepas de bacterias son cada vez más resistentes a los antibióticos, los investigadores envían un mensaje optimista: “quizás fomentando la producción del glucógeno en la bacteria podamos entorpecer la creación de esas estructuras y hacer que las bacterias dejen de moverse y proliferar en el medio y/o adherirse a superficies y, por lo tanto, dejen de ser patógenas”.
El grupo de investigación ha protegido el hallazgo sobre este procedimiento para tratar y combatir infecciones bacterianas. El próximo paso es encontrar sustancias que fomenten la producción de glucógeno en las bacterias. ”A las bacterias patógenas les hemos introducido un gen que hace que produzcan mucho glucógeno; así, hacemos que dejen de “correr” y reducimos su patogenicidad. Pero queremos avanzar más: queremos encontrar sustancias que, una vez aplicada a heridas o a superficies, o una vez suministrada a pacientes con enfermedades bacterianas, fomenten la acumulación del glucógeno bacteriano y la consiguiente reducción de la capacidad de adhesión, invasión y proliferación de la bacteria”.
El investigador Mehdi Rahimpour estudió Biotecnología en el Instituto Pasteur de Teherán. En 2008 se trasladó a Pamplona con una beca del Plan Nacional de investigación científica para continuar su carrera en el Instituto de Agrobiotecnología. Se doctoró el pasado 27 de febrero tras defender la tesis titulada “Regulation of Escherichia coli glycogen metabolism by GlgS and SpoT”. El próximo mes de julio se desplazará a la Universidad de Alberta (Edmonton, Canadá) para realizar una estancia post-doctoral en microbiología.